矩形⁃圆形涡流探头设计与碳纤维预浸料的无损检测

陈云瑞，季宏丽，裘进浩

（南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京210016）

预浸料是制备碳纤维复合材料的中间材料，它的质量将直接决定复合材料的性能。存在于预浸料中的隐藏缺陷会对复合材料成品产生深远的影响，产品会有很高的报废风险，甚至在投入使用后没多久就被丢弃等，这很大程度上影响了工作效率。因此，如果能在产品生产步骤的早期检测到隐藏缺陷，就能对生产机器进行及时有效地调整，这既减少了生产成本，又提高了工作效率。

针对复合材料成品缺陷的检测方式有很多，包括超声无损检测[1]、射线检测[2]、声发射检测[3]、红外热成像[4]以及涡流检测[5]等。涡流无损检测是一种高效非接触、自动化程度较高、无须耦合剂的检测方式，但近些年来随着其他无损检测方式的快速发展，涡流无损检测的高效非接触等优势已不再突出，而无须耦合剂这一特点则让人联想到一些无法接触耦合剂的导电材料的损伤检测。预浸料作为碳纤维复合材料的原材料，它的导电性能与成品碳纤维复合材料（Carbon fiber rei⁃forced plastic,CFRP）基本一致，且无法接触水等耦合剂，因此涡流无损检测在预浸料损伤检测上有很大的可行性。

目前国内外对于涡流无损检测的研究多是应用于CFRP 成品，许多学者为了实现检测目的对检测探头进行了优化设计。纤维弯曲是碳纤维材料易出现的材料之一，它的出现会使得复合材料主要弹性模量和抗压强度严重降低[6]。……