复合材料内部缺陷种类（复合材料的缺陷及无损检测）

近年来，复合材料领域发展迅速，越来越多的复合材料应用于航空航天、船舶、汽车、风电、核工业等高新技术领域。所谓复合材料可以是金属材料、无机材料、高分子材料中任意两种以上的组合。通过物理或化学作用，形成并获得具有各材料优点的新材料。

然而，当成分和结构差异很大的材料组合在一起时，它们的组合不可能是完美的，每种基材也可能存在一定的缺陷，而这些缺陷将成为材料使用中的弱点。关联。也就是说，当实际使用条件没有达到理论上限时，材料很可能从这些薄弱环节开始失效。为了保证材料在后期使用中的可靠性，需要对复合材料的生产、加工和使用过程中的缺陷进行检测。无损检测技术具有无损、即时性等特点，已广泛应用于航空航天、汽车工业、化工等领域。目前，五种广泛使用的无损检测方法包括接触超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测。可根据使用场合、材质等不同情况选择合适的探伤方法。以上五种检测方法各有特点和优点，但不可能完全适合所有场合。

4种常见的无损检测技术

对于磁性材料、高分子复合材料、泡沫、陶瓷、塑料等广泛使用的材料来说，可见光、红外线甚至超声波都无法透过。对于常用的射线照相检查方法，无论是上述材料本身还是材料中可能存在的缺陷，如孔、位错、裂纹等，几乎都是透明的，因此很难清晰地成像材料内部的缺陷。这限制了此类材料的无损检测。

基于太赫兹技术和激光声学技术，鸿科提供用于复合材料内部缺陷检测的非接触式“透视”成像技术，可应用于科研和工业环境中的检测场景。

太赫兹无损检测技术

太赫兹无损检测作为一种新兴的无损检测方法，可以补充传统检测方法，为复合材料的无损检测提供更全面的技术支撑。太赫兹波是指波长范围为3mm~30m、频率范围为100GHz~10THz的电磁波。它们也称为T 射线。在某些领域也被称为深远的浪潮。红外辐射或毫米波、亚毫米波。

基于太赫兹光谱的无损检测技术与其他传统检测方法相比具有许多独特的优势。在非金属、非极性材料的检测方面，太赫兹波不仅可以透过不透明材料检测杂质、位错、微裂纹、纤维分层、纤维与基体界面裂纹、纤维卷曲、胶水富缺、缺陷等如开胶、破洞、脱胶、氧化等现象也可以代替红外线用于绝缘材料、热敏材料的检测。并且由于太赫兹波能量较低，不会对被检物质造成结构损伤，也不会产生对人体有害的辐射。

01. 鸿科太赫兹成像解决方案

宏科的太赫兹成像解决方案基于连续波太赫兹源。目前成像方案有三种配置，如下图所示：

鸿科三大太赫兹成像解决方案

连续太赫兹成像系统主要基于强度信息进行成像，通常具有较高功率的太赫兹输出，可以穿透较厚的样品。在输出波长方面，鸿科的解决方案既有高频（2~5THz）又有低频（~150GHz）输出。高频成像分辨率高，低频穿透深度更深。成像效果方面，TE-HV系统具有实时成像效果，两部雷达通过反射成像获得三维图像信息；在检测形式上，鸿科的解决方案有实时成像和扫描成像两种选择，以满足不同应用场景的需求。

02.太赫兹检测示例

利用宏科的亚太赫兹无损检测雷达，我们对预设缺陷玻璃纤维组件下不同尺寸的缺陷进行扫描和成像，展示了工业复合材料检测的可行性。 NDT雷达的检测率为7.6KHz。其紧凑的单一结构可以集成到机械臂等结构中，并可用于工厂环境中的自动化检测。

激光声波无损检测技术

在传统的液耦合超声中，压电换能器广泛用作发射器和接收器。换能器和样品之间存在液体耦合剂（例如水）。这种液体有利于超声波能量的传输。然而，液耦合超声增加了成本，并且不兼容所有测试材料。在某些应用场景中不能使用液体。此外，接触式测试的自动化测试方案很难实现。

在无法使用液体的情况下，传统的替代方案是空气耦合超声波。然而，空气耦合超声的灵敏度和频率带宽有限，并且在单侧脉冲回波测量中存在盲区。

超声波从发射器到接收器：的衰减示意图（a）空气耦合UT； (b) 液耦合UT

除此之外，传统的激光超声技术(LUS) 是一种非接触式替代方案。激发激光器向样品表面发射短激光脉冲，并在样品表面被吸收。材料被局部加热并在远低于热导率的时间内膨胀，从而通过材料发送宽带超声波，这些超声波直接在靠近表面的样品内部产生。第二束激光射向样品表面进行超声波检查。部分激光从表面反射回检测器头，其中信号（超声波引起的样品表面振动）通过干涉测量法进行测量。该方法具有大带宽和高灵敏度，但成本昂贵，对表面条件敏感，并且需要复杂的光学器件，使其不适合大多数工业应用。

01.鸿科激光声学解决方案

鸿科激光声学（LEA）技术提供了一种全新的非接触式无损检测方法。在LEA 中，设置如下。激励激光器作为脉冲发生器并产生超声波信号，而光学麦克风作为接收器。 LEA 可采用两种标准布置进行超声波无损检测： 一种是在样品相对两侧使用激励激光器和光学麦克风的直通测试，另一种是单面测试，其中发送端和接收端均在如图所示在样品的同一侧。与传统LUS 的大多数商业系统相比，LEA 中的可见光或近红外激发激光器是光纤耦合的，这可以在直通设置中实现单平面间距捕获和非常紧凑的传感器头设计。