【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及碳纖維材料的無損檢測，更具體的說是涉及一種碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)與方法。
技術(shù)介紹
1、碳纖維復(fù)合材料(cfrp)因其強(qiáng)度高、重量輕、熱絕緣性和電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、船舶制造、土木工程和電子產(chǎn)品等各個領(lǐng)域。然而，其優(yōu)異的性能取決于碳纖維的精確排列；因此，可靠的無損檢測方法對于確保碳纖維材料在制造過程中的質(zhì)量至關(guān)重要。
2、渦流檢測(ect)是一種基于電磁感應(yīng)原理的無損檢測方法，與超聲波檢測、x射線和紅外熱成像相比，可以實(shí)現(xiàn)對碳纖維材料的非接觸式快速檢測；渦流檢測方法已廣泛應(yīng)用于碳纖維的方向檢測和缺陷檢測。
3、有研究提出了一種多線圈渦流傳感器，由八個線圈環(huán)繞組成，利用兩組線圈組(每組四個線圈)交替激勵與接收產(chǎn)生軸向旋轉(zhuǎn)磁場來測量cfrp板樁的方向，可以替代機(jī)械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的傳感器。也有學(xué)者提出一種多元件傳感器來評估碳纖維材料，每個單元整體為正方形，由4個共同激勵與接收的三角形線圈組成，整個陣列包含多個單元，同樣可以達(dá)到減少機(jī)械旋轉(zhuǎn)的效果。然而，上述傳感器對資源和儀器通道要求高，且做工相對復(fù)雜，難以制造并應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)。
4、現(xiàn)有技術(shù)中針對材料缺陷檢測過程提出了一種無提離干擾的新型渦流探頭，用來檢測碳纖維材料的缺陷。該過程由‘8’字形的激勵線圈與一個環(huán)形接收線圈組成，使得穿過接收線圈的總激勵磁場為零，有助于防止提離效應(yīng)的影響。但是，當(dāng)探頭傾斜時，該材料缺陷檢測過程就失去了防止提離效應(yīng)的有效性和檢測的準(zhǔn)確性。
5、碳纖維的厚度與方向?qū)τ?span style='display:none'>制造產(chǎn)品的性能和質(zhì)量有著非常重要的影響。然而，現(xiàn)有的碳纖維渦流檢測技術(shù)中，大部分的傳感器制造難度相對較高，同時需要大量的資源以及充足的安全預(yù)防措施來減小誤差，難以同時實(shí)現(xiàn)對厚度或者方向的高精度測量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)與方法，通過分析三個矩形接收線圈的測量信號，實(shí)現(xiàn)了對碳纖維材料的厚度和纖維方向的同步測量。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，包括：碳纖維材料板、渦流傳感器、多通道渦流儀器和計算機(jī)；
4、所述渦流傳感器包括：直角三角形激勵線圈和三個矩形接收線圈；
5、所述三個矩形接收線圈的長邊分別靠近所述直角三角形激勵線圈的三個邊放置，將所述直角三角形激勵線圈和所述三個矩形接收線圈分別引出，與所述多通道渦流儀器連接；
6、所述渦流傳感器放置于碳纖維材料板上；
7、所述多通道渦流儀器用于對直角三角形激勵線圈通入交流電產(chǎn)生激勵磁場，并對所述三個矩形接收線圈產(chǎn)生的測量信號進(jìn)行分析，得到3組測量值，傳送至計算機(jī)；
8、所述計算機(jī)用于對3組測量值分別進(jìn)行濾波處理，提取信號幅值，并對信號幅值進(jìn)行比較分析，得到碳纖維材料板的纖維厚度和纖維方向。
9、進(jìn)一步地，所述對直角三角形激勵線圈通入交流電產(chǎn)生激勵信號，并對所述三個矩形接收線圈產(chǎn)生的測量信號進(jìn)行分析，得到3組測量值，具體為：
10、所述碳纖維材料板在直角三角形激勵線圈的激勵磁場的作用下感應(yīng)出渦流，渦流產(chǎn)生次級磁場，所述三個矩形接收線圈在激勵磁場和次級磁場作用下產(chǎn)生相應(yīng)的測量信號；
11、所述多通道渦流儀器分別采集三個矩形接收線圈產(chǎn)生的測量信號，進(jìn)行iq解調(diào)和參數(shù)配置，得到3組感應(yīng)電壓。
12、進(jìn)一步地，所述計算機(jī)用于對3組測量值分別進(jìn)行濾波處理，具體為：
13、利用濾波算法分別求取三個測量值的平均值，并通過3組測量值分別減去平均值，得到處理后的濾波信號。
14、進(jìn)一步地，所述直角三角形激勵線圈為200匝，所述三個矩形接收線圈分別為100匝，所述直角三角形激勵線圈和三個矩形接收線圈的線徑均為0.2mm。
15、本專利技術(shù)還提供了一種碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測方法，包括以下步驟：
16、s1、將三個矩形接收線圈的長邊分別靠近直角三角形激勵線圈的三個邊放置，形成渦流傳感器，并將直角三角形激勵線圈和三個矩形接收線圈分別引出，與多通道渦流儀器連接；
17、s2、通過多通道渦流儀器對直角三角形激勵線圈通入交流電產(chǎn)生激勵磁場；
18、s3、檢測時，將渦流傳感器置于碳纖維材料的上方，且與所述碳纖維材料板表面垂直，旋轉(zhuǎn)渦流傳感器，改變檢測點(diǎn)，并記錄不同位置處的測量信號的幅值，得到碳纖維材料板的纖維方向和厚度。
19、根據(jù)本專利技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本專利技術(shù)公開了以下技術(shù)效果：
20、本專利技術(shù)中的渦流傳感器的排列方式對于不同的碳纖維材料方向均具有較高的靈敏度；通過分析來自三個矩形接收線圈的測量信號，可以反演碳纖維的層數(shù)和方向，實(shí)現(xiàn)了對碳纖維的層數(shù)和方向的同步測量。
21、通過本專利技術(shù)的設(shè)計，減小了傳感器的做工難度和資源需求，同時提高了渦流傳感器的檢測精度，為碳纖維材料檢測領(lǐng)域的研究和應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。
22、本專利技術(shù)還通過設(shè)計3個不同方向的矩形接收傳感器，還保證了在不同方向下每個矩形接收線圈的測量信號都不同，通過三個不同的測量信號的組合能夠準(zhǔn)確判斷碳纖維的方向與厚度；并相對于現(xiàn)有的檢測技術(shù)，能夠同時檢測碳纖維的厚度及其方向，具有操作簡單，成本低廉，檢測速度快，能夠為大規(guī)模碳纖維生產(chǎn)過程提供質(zhì)量保障。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：碳纖維材料板、渦流傳感器、多通道渦流儀器和計算機(jī)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，對所述三個矩形接收線圈產(chǎn)生的測量信號進(jìn)行分析，得到3組測量值，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機(jī)用于對3組測量值分別進(jìn)行濾波處理，具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述直角三角形激勵線圈(1)為200匝，所述三個矩形接收線圈(2)分別為100匝，所述直角三角形激勵線圈(1)和三個矩形接收線圈(2)的線徑均為0.2mm。
5.一種碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-4任一項所述碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：碳纖維材料板、渦流傳感器、多通道渦流儀器和計算機(jī)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，對所述三個矩形接收線圈產(chǎn)生的測量信號進(jìn)行分析，得到3組測量值，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳纖維材料厚度與纖維方向的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機(jī)用于對3組測量值分別進(jìn)行濾波處理，具...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：佘賽波，申嘉龍，尹武良，孔蘭俊，丁政，楊凱，
申請(專利權(quán))人：桂林理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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