空耦超声检测碳纤维复合材料

前言：碳纤维复合材料在当今轨道交通及航空制造中得到了大量的应用。2018年曾研制了新一代的地铁列车，此车采用碳纤维材料制成，为整车减重35%，实现了轻量化；国产飞机C919使用复合材料占比12％。这两个领域的发展非常迅猛，并且对制备材料的安全性有极高的要求，稍有不慎会带来灾难性后果。

碳纤维复合材料在制造时，生产工艺不断提高，导致了流程复杂，难免会出现孔隙、裂纹、分层等缺陷，这会导致安全性能大打折扣。而碳纤维材料是一种层层压制编织成型的，又是各向异性，内部存在缺陷，很难用肉眼观测到，如何对碳纤维内部缺陷进行检测呢？

超声波无损检测就是一个非常值得注意的方向，空气耦合超声是一种无损检测设备，它专注检测复合材料、陶瓷材料、云母、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等多层材料粘接，内部分层、脱粘等缺陷。此设备是真正意义上非接触式检测设备。

空气耦合超声换能器对穿式扫描

空气耦合超声透射法利用两个空气耦合超声换能器进行缺陷扫描，空气耦合超声换能器位于被检材料两侧，两换能器的中心轴线重合，且与工件的上下表面垂直。可以快速判断出复合材料是否存在缺陷。

透射法的检测原理如图所示。超声发射换能器发出超声脉冲穿透工件，位于另一侧的超声接收换能器接收超声信号，这种方法只要根据遇到缺陷时信号增强或衰减程度来判断。

空耦超声检测碳纤维超声C扫描图像

采声超声C扫检测结果