空耦超声检测在碳纤维复合材料中的应用

空气耦合超声检测是一种真正意义上非接触式超声检测技术，其核心特点是无需在探头与被检测工件（如碳纤维复合材料）之间涂抹耦合剂（如水、油等），而是以空气作为超声波传播的耦合介质。

为解决 “空气 - 固体” 界面声能损耗大（传统探头声能透过率不足 0.1%）的问题，空耦检测通常采用聚焦探头、宽频带探头，并通过优化探头间距、角度提升声能利用率。

2.在碳纤维复合材料中的检测优势

碳纤维复合材料具有高强度、低密度、各向异性的特点，但制造过程中易产生孔隙、分层、纤维褶皱、树脂富集 / 缺失等缺陷，且传统接触式超声（需耦合剂）存在明显局限性。空耦超声检测针对 CFRP 的优势主要体现在：

3.主要检测缺陷类型及应用场景

空耦超声检测可识别 CFRP 内部及表面的多种缺陷，核心缺陷类型及检测原理如下：

（1）分层缺陷：CFRP 层间界面脱粘（如制造中树脂固化不均、受外力冲击导致层间分离），超声波在分层界面会产生强烈反射，信号中出现 “异常峰值”，可定位分层位置及面积；

（2）孔隙缺陷：CFRP 内部残留气泡（如成型时排气不充分），孔隙会散射超声波，导致接收信号的 “幅值衰减”，通过衰减程度可量化孔隙率（检测精度可达 0.1%~1%）；

（3）纤维缺陷：纤维断裂、褶皱或排列紊乱（如铺层过程中纤维偏移），会改变超声波的传播路径，导致信号 “相位偏移” 或 “波形畸变”，可识别纤维缺陷的分布区域；

目前，空耦超声检测在 CFRP 领域的应用已覆盖 “制造 - 使用 - 维护” 全生命周期等。如航空航天领域检测飞机机身 CFRP 蒙皮、机翼蜂窝状复合材料壁板内部焊接缺陷等；汽车领域检测新能源汽车电池云母板隔热层孔隙率（孔隙率过高会降低散热效果），满足新能源汽车安全性需求。