碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料是含有碳纤维的轻质且坚固的塑料材料。由于其良好的机械性能，CFRP材料被广泛用于汽车、航空航天和其他行业的制造部件中。随着越来越多的CFRP部件被生产出来，找到快速、有效的无损检测流程变得非常重要。
Jatzlau等人在为第19届世界无损检测大会（WCNDT）的项目发表的一篇论文中表明我们的BondMaster粘接检测仪的谐振模式可以轻松、快速、经济高效地探测到CFRP汽车制造部件的孔隙率的定性差异。
他们研究的目的是评估声学谐振分析的无损检测（NDT）方法，以确定能够探测CFRP部件缺陷的非常有效的质量保证和无损检测方法。在研究中进行的实验使用了带有冲击损伤、纤维波纹和孔隙缺陷的CFRP样件。作者选择了BondMaster粘接检测仪来识别含有制造缺陷以及在操作过程中受到损坏的CFRP部件。
论文根据实验结果得出结论：“与超声波和热成像等其他无损检测方法相比，声学谐振分析可以简便、快速地识别缺陷部件，包括对缺陷进行近似定位。随后，可以通过更复杂的无损检测仪器对识别出的部件进行更仔细的检测，以准确探测到缺陷的位置、类型和大小。”
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粘接部件和结构在汽车工业中的作用
粘合部件和结构已经成为汽车工业制造的重要组成部分。 要生产出高质量的最终产品，粘接的完整性和可靠性至关重要。
谐振检测可以很容易地探测到分层缺陷。这种方法还可以探测到多种脱粘缺陷（如蜂窝状复合材料结构中的皮芯分离）。
然而，谐振检测的设置和操作可能很复杂。这种无损检测需要一种液体耦合剂，使得对粘接部位的扫查更加困难。由于可能会受到污染，某些复合材料和结构也不允许使用液体耦合剂。
BondMaster 600仪器可以进行不需要耦合剂的粘接检测，例如一发一收和机械阻抗分析（MIA）。BondMaster 600M型号提供的无损谐振检测方法特别适合探测到一系列复合材料结构中的分层和脱粘缺陷。对于薄皮复合材料，其效果尤为出色。
谐振模式粘接检测：工作原理
谐振方式使用特殊的窄带宽超声接触式探头。这种方法基于尖锐谐振的高Q值超声探头在与材料进行声学耦合时发生的阻抗变化。所测到的探头电阻抗受被测样件的声阻抗的影响。特定复合材料中的声阻抗会因粘接缺失而改变。
脱粘就像一张振动的薄板，当其厚度等于在板中传播的声波波长的奇数倍数时（1、3、5等），就会产生驻波。
对于一个波长：l = v/f，其中v = 材料中的声速，f是谐振频率。材料层越薄，谐振频率越高。
下面的图1显示了谐振探头耦合到被测样件的脱粘部位，以及由此产生的驻波。
图1. 薄板或脱粘接合材料中的谐振驻波。
对于声阻抗：Z = rVtanh[a +i(ß +kt)]，其中a是反射率常数，ß是相位变化，t是板厚度，k是声波数。
在使用探头的谐振频率对粘接材料进行无损检测时，由脱粘引起的有效厚度的变化会显著影响信号的相位和波幅。在多层接合材料中，相位与脱粘层的深度有关，如图2所示。
图2. 多层脱粘检测。
BondMaster 600M粘接检测仪可通过扫过一个频率范围并定位相位零点的方式，自动提示探头在空气中的谐振频率。
然后仪器会根据该频率运行。图3说明了探头的正确操作方法。
图3. BondMaster 600M仪器扫过探头的频率范围，并显示探头的谐振特性。通过对谐振频率的确认，确认了探头的正确操作。
将探头耦合到复合材料部件，会使该部件作为阻尼部件，不仅会降低波幅，增加探头的带宽，还会改变谐振频率。探头在粘接良好/无缺陷的区域上为零，如下面的图4所示。
图4. 探头在粘接良好/无缺陷的区域上为零。
当存在分层等缺陷时，缺陷会改变探头的谐振频率，从而改变屏幕上显示的矢量位置。相位由矢量的0表示，波幅A由距中心零点的距离表示。显示屏上的信号将下面的图5所示。
图5. BondMaster 600M仪器探测到分层缺陷的示例。
探头频率根据表层厚度和材料类型来选择。为了获得更好的脱粘灵敏度，材料层越薄，探头频率应该越高。
探头的频率应该与材料层的声阻抗成正比。与金属表层相比，石墨或玻璃纤维等低阻抗材料（Z = rV，其中Z是阻抗，r是密度，V是材料中的声波速度）需要更低频率的探头。
35–350 kHz范围内的频率适合于大多数粘接测试，而更高的频率用于薄层或金属层。
通过粘接检测，轻松检测层压复合材料
操作人员正使用BondMaster 600粘接检测仪的谐振模式检测复合材料。
BondMaster 600M粘接检测仪配置有一系列标准检测方式，包含一发一收射频、一发一收脉冲、一发一收扫频、谐振，以及得到了明显改进的机械阻抗分析（MIA）方式。BondMaster 600M粘接检测仪的谐振模式可以测量探头内部传播波/驻波在相位和波幅上的变化。谐振探头是一种窄带宽、接触式探头，探头晶片阻抗的变化显示在BondMaster 600M粘接检测仪的X-Y视图中。
谐振模式是探测分层缺陷的一种非常简单、可靠的方法。通常，通过信号相位的旋转情况，可以估算分层的深度。 BondMaster 600M粘接检测仪谐振模式的操作非常简便，这在很大程度上是因为仪器中已经配置了为层压复合材料应用而设计的厂家预先设置。
将粘接检测轻松集成到高速自动化系统中
与NORTEC 600涡流探伤仪类似，BondMaster 600粘接检测仪也可被无缝轻松地整合到集成检测系统中，并可在工业环境中稳定运行。
请阅读白皮书，了解更多关于粘接检测的信息，也可以联系我们，申请当面或虚拟演示。
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