超声探伤仪

奥林巴斯BondMaster 600多模式粘接贝博仪

简单直观的操作,品质高超的性能

BondMaster 600这款性能强大的贝博仪将多模式粘接贝博软件与超高级数字电子设备结合在一起,可为用户提供十分清晰稳定的高质量信号。无论是贝博蜂窝结构复合材料,还是金属叠层材料的粘接情况,抑或是层压复合材料,用户都可以使用BondMaster 600进行十分简单的操作,这不仅得益于贝博仪所配备的快捷访问键和简化的界面,仪器为常见的应用所提供的预先设置也方便了用户的操作过程。BondMaster 600的用户界面得到了改进,其工作流程得到了简化,从而使各种水平的用户都可以对贝博结果进行文件归档和制作报告的操作。

BondMaster 600手持式粘接贝博仪配有一个5.7英寸的VGA显示屏,在转换为全屏模式时,其增强的分辨率和亮度使得屏幕上的显示更为明亮清晰。无论用户目前使用的是何种显示模式或贝博方式,只要简单地点击一下全屏模式转换键,就可启动全屏模式。BondMaster 600粘接贝博仪配置有各种标准贝博方式,其中包含一发一收射频、一发一收脉冲、一发一收扫频、谐振,以及获得了明显改进的机械阻抗分析(MIA)方式。

 

小巧便携、重量很轻、符合人体工程学要求

BondMaster 600的符合人体工程学的设计可以使用户对难以接触到的贝博区域进行方便的贝博。对于在十分狭小的空间进行的贝博,使用厂家安装的手腕带,用户不仅可以在操作过程中感受到很大的舒适性,而且始终可以操控重要的功能。

已经实地验证

BondMaster 600仪器的外壳基于已经实地验证、坚固耐用的机身设计。众所周知,具有这种机身结构的仪器可以在环境十分恶劣、要求很严苛的贝博条件下正常工作。BondMaster 600仪器的电池可以长时供电,其外壳具有密封性、防水性,仪器的边角上装有防摩强度很高的保护套,后面板上装有一个双功能支架/吊架,因此可以说这款仪器是一个可完成挑战性贝博应用的十分有价值的工具。

 

主要特性

  • 设计符合IP66要求。
  • 长时电池操作时间(长达9小时)。
  • 与现有的BondMaster探头(PowerLink)和其它制造商的探头相兼容。
  • 5.7英寸明亮的彩色VGA显示屏。
  • 所有显示模式下的全屏选项。
  • 带有专项应用的预先设置的直观界面。
  • 使用显示模式(RUN)键,可以即刻切换显示模式。
  • 新添扫查(SCAN)视图功能(剖面图)。
  • 新添频谱(SPECTRUM)视图,带有新的频率跟踪功能。
  • 快捷访问键的增益调整功能。
  • 所有设置配置页。
  • 最多有两个实时读数。
  • 存储容量高达500个文件(程序和数据)。
  • 机载文件预览。
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    仪器备有两种型号,兼具灵活性和兼容性

    BondMaster 600有两种型号,可适用于复合材料粘接贝博的不同需要。其基本型号包含所有一发一收模式,而B600M型号为用户提供了所有粘接贝博方式。从仪器的基本型号升级为多模式型号可以远程方式完成。

    两种BondMaster 600型号都可以与现有的Olympus BondMaster探头兼容,其中包括那些利用PowerLink技术的探头。我们还提供可选的适配器线缆,以使仪器兼容于其它制造商生产的探头。

    应用
    建议使用的方式
    蜂窝结构复合材料的蒙皮与蜂窝芯的一般性脱粘
    一发一收(射频或脉冲)
    锥形结构或不规则几何形状的蜂窝结构复合材料的蒙皮与蜂窝芯的脱粘
    一发一收(扫频)
    蜂窝结构复合材料的蒙皮与蜂窝芯的小面积脱粘
    MIA(机械阻抗分析)
    辨别蜂窝结构复合材料中的修复区域
    MIA(机械阻抗分析)
    复合材料分层的一般探测
    谐振
    金属叠层材料的粘接情况贝博
    谐振

     

    特性
    B600(基本)
    B600M(多模式)
    冻结信号的校准
    实时读数
    应用选择
    PowerLink探头的支持
    一发一收的射频和脉冲模式
    一发一收扫频
    机械阻抗分析(MIA)模式
     
    谐振模式
     

    (包含线缆)
    校准菜单(谐振和机械阻抗分析模式)
     
     

    简化的界面、鲜亮的显示

    即刻完成应用配置,直接访问所有设置

    BondMaster 600的一个最主要优点是其前所未有的操作便利性。BondMaster 600仪器将其它Olympus产品的创新型功能与多个新的功能结合在一起,开发出简洁合理、方便用户的界面,这些新的功能包含应用选项(预先设置)菜单、所有设置直接修改屏幕,以及在冻结模式下校准信号的能力。

    BondMaster 600用户界面的所有优势特点可通过15种之多的语言表现出来。

    应用选择菜单可为用户提供即需即用的设置。
    所有设置屏幕显示所有参数,用户在此可以进行快速编辑。

    真正的全屏显示和快捷访问方式

    BondMaster 600仪器配有一套完备的快捷访问键,可使用户对常用的参数进行即时调整,如:增益、全屏模式、显示模式(RUN)等等。可使用8种鲜亮清晰的彩色荧屏设置显示信号,在室内和室外光线条件下加强了屏幕的可视性,从而有助于降低操作人员的眼部疲劳。

     

    包含贝博分析、文件归档和报告制作的完整解决方案

    简化的工作流程,方便了各种水平的用户

    BondMaster 600仪器在跟踪贝博结果方面,为用户提供了一套极为简捷、直观的操作程序。为了从始至终方便用户的贝博过程,仪器中添加了某些内置功能,如:高容量存储性能(达500个数据和程序文件),以及一个机载文件预览功能。

    一个典型的工作流程包含以下几个简单的步骤:在贝博过程中保存获得的结果,将保存的文件下载到新的BondMaster PC查看软件,使用新的“以PDF格式导出所有文件”功能立即生成一个完整的贝博报告,最后如果需要,对报告进行归档。

    1.贝博

    在贝博过程中,随时按“保存”键,记录下观察到的信号。

    2.下载

    通过USB接口,快速将结果下载到BondMaster PC软件中。

    3.报告

    只需按下一个键,即可生成完整的报告,并根据需要归档结果。

    增强了对蜂窝结构复合材料的贝博能力

    在粘接贝博中,一发一收探头会生成柔性平板波和压缩波,当信号穿过被测工件时,通过比较探头发射器和接收器之间的波幅变化,探测到近侧和远侧的脱粘缺陷。BondMaster 600提供3种一发一收模式选项:射频(固定频率波形)、脉冲(带有包络滤波器的传统视图),或扫频(使用可选频率范围内的不同频率进行扫查)。

    BondMaster 600的一发一收菜单经过优化后,可使用户快速访问在校准和贝博过程中最常调整的参数。实时读数可即刻提供信号波幅或相位的信息,可使用户对缺陷进行更容易的解读。新添自动闸门模式可以基于射频信号或脉冲信号,自动探测到最佳“闸门”位置,从而可减少操作人员的错误,并获得更多的结果。

    脉冲显示分屏中的一发一收模式信号。X-Y视图(右侧)显示了近侧和远侧脱粘的记录(不同的相位)。
     

    OEM友好:新的用于工艺开发的频率跟踪工具

    BondMaster 600的一发一收扫频模式不仅改进了信号的质量,而且还新添了一种“频谱”表现形式。这种新的视图显示了信号相对于频率范围的实时波幅和相位。两个新的频率标记(被称为频率跟踪)可使用户观察到两个特定频率的信号情况,因此有助于用户为某个特定的应用选择最佳探测参数。这个新添的功能是开发工艺或创建新应用的一个非常理想的工具。

     
    频谱视图,带有频率跟踪功能 
     
     
     

    满足用户需要的谐振模式预先设置

     

    轻松完成金属叠层粘接和层压复合材料的贝博

    谐振模式测量探头内部发散波/驻波的相位和波幅的变化。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 600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,可以估算分层缺陷的深度。BondMaster 600谐振模式的操作极为简便,这在很大程度上是由于仪器中已经配置了为层压复合材料和金属叠层材料的脱粘应用而设计的厂家预先设置。

     
    优化的用户界面,简化的校准程序

    BondMaster 600谐振模式的校准过程已经被简化为少许几个步骤。首先,通过一步校准菜单选择探头的最佳操作频率,然后再使用BondMaster 600简洁合理的界面和通过冻结信号进行校准的能力,迅速、轻松地完成最后的校准。

    校准完成后,用户可以在贝博过程中,通过BondMaster 600改进的参考信号和参考点系统,方便地跟踪图像中的关键信号。此外,参考点系统的使用非常灵活方便,用户可以对校准进行微调,而无需对点进行重新记录。

    校准菜单自动选择最佳工作频率。

    BondMaster 600改进的参考点系统。

    见证机械阻抗分析(MIA)模式的强大性能和精确程度

    探测蜂窝结构复合材料中的小面积脱粘

    粘接贝博机械阻抗分析(MIA)方式可以测量材料的机械阻抗,即材料的刚度。MIA探头发射出一种固定的、带有声响的频率。材料刚度的变化表现为BondMaster 600的X-Y视图中的信号波幅和相位的变化。

    机械阻抗分析模式所使用的小尖端探头,与BondMaster 600的高性能电子设备结合在一起使用,使得探测蜂窝结构复合材料中的极小面积脱粘的操作,较其它贝博方式,更为简便。此外,BondMaster 600扩大了机械阻抗分析的频率范围(2 kHz到50 kHz),从而可极大限度地获得更多的结果,即使针对远侧的脱粘缺陷也是如此。

    BondMaster 600带有一个简单的机械阻抗分析校准向导,可以在探测蜂窝结构复合材料的较小缺陷和其它难以发现的缺陷时,引导用户选择最佳频率。

    机械阻抗分析模式,带有新的“扫查”视图和实时读数。 

    BondMaster 600还会显示信号波幅或相位的实时读数,其新添“扫查”视图可使用户监控时间轴上的探头波幅和相位,从而有助于探测出细小的脱粘缺陷。

    辨别蜂窝结构复合材料中的修复区域(铸封区域)

    辨别飞机的方向舵或机身上的修复过的区域可被看作一项具有挑战性的难题,特别是在修复区域被涂上漆层之后。通过某些贝博方式进行贝博,如:热红外成像,修复区域可能会发出错误的指示。但是,使用机械阻抗分析(MIA)模式进行贝博,可以解决这个问题。由于修复区域一般来说都更为坚硬,因此无论与好的区域相比,还是与脱粘区域相比,修复区域表现出的机械阻抗都会有很大差异。

    BondMaster 600仪器经过改进的机械阻抗分析(MIA)模式可使用户通过对X-Y视图中的机械阻抗分析信号的相位进行简单的分析,即可轻松辨别出修复区域。

    机械阻抗分析模式,辨别出与脱粘情况(表面信号)相反的修复区域(底面信号)。

    要了解完整的技术规格列表,请下载完整的《BondMaster 600用户手册》。

    一般规格外型尺寸 (宽 × 高 × 厚)
    236 mm × 167 mm × 70 mm
     重量
    1.70公斤,包括锂离子电池
     标准或指令
    美军标准810G、CE、WEEE、FCC(美国)、IC(加拿大)、RoHS(中国)、RCM(澳大利亚和新西兰)以及KCC(韩国)
     电源要求
    AC主电源:100 VAC ~ 120 VAC、200 VAC ~ 240 VAC,50 Hz ~ 60 Hz
     输入与输出
    1个USB 2.0外围设备端口、1个标准VGA模拟输出端口、1个带有模拟输出的15针I/O端口(公口)、3个报警输出。
    环境条件操作温度
    –10 °C ~ 50 °C
     存储温度
    0°C ~ 50°C(带电池);-20°C ~ 70°C(不带电池)
     IP评级
    设计符合IP66标准的要求。
    电池电池类型
    单个锂离子充电电池或AA型碱性电池(放于可装8个电池的电池盒中)。
     电池供电时间
    8到9小时
    显示屏尺寸 (宽 × 高;对角线)
    117.4 mm × 88.7 mm;146.3 mm
    显示器类型
    全VGA(640 x 480像素)彩色透反LCD(液晶显示)
    显示模式
    正常或全屏,8个彩色荧屏设置。RUN(显示模式)键,可切换屏幕的各种显示模式。
     栅格和显示工具
    5种栅格选项,十字准线(仅X-Y视图)
    连通性与内存PC机软件
    BondMaster PC机软件,包含在基本BondMaster 600套装中。用户可以在BondMaster PC软件中查看保存的文件,还可以通过软件打印报告。
     数据存储
    500个文件,带有可由用户选择的机载预览功能。
     语言
    英语、西班牙语、法语、德语、意大利语、日语、汉语、俄语、葡萄牙语、波兰语、荷兰语、捷克语、匈牙利语、瑞典语和挪威语。
     应用
    应用选择菜单,有助于用户在各种模式下进行快速方便的配置。
     实时读数
    最多可以选择两个表现测量信号特点的实时读数(可选读数列表取决于所选的模式)
    所支持的探头类型探头类型
    一发一收探头,机械阻抗分析探头(仅MIA-B600M),以及谐振探头(仅B600M)。这款仪器不仅与BondMaster的PowerLink探头及非PowerLink探头完全兼容,还与其它主要探头和配件供应商的产品兼容。
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 探头连接器 
    11针Fischer
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)增益*
    0 dB ~ 100 dB,增量为0.1或1 dB。
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 旋转* 
    0° ~ 359.9°,增量为0.1°或1°。
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 扫查视图** 
    在0.520 s到40 s之间可变
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 低通滤波器* 
    6 Hz ~ 300 Hz
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 探头驱动 
    可由用户调节的低、中、高设置
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 余辉保留* 
    0.1秒到10秒
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 显示清除* 
    0.1秒到60秒
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 可用报警类型* 
    3个同时报警。有以下选择:框形报警(长方形)、极性报警(圆环形)、扇形报警(饼形)、扫查报警(基于时间),以及频谱报警(频率响应)。
    粘接贝博技术规格(所有BondMaster型号)> 参考点* 
    多达25个用户定义的点的记录
    一发一收的技术规格(所有B600型号)> 所支持的一发一收模式 
    可由用户选择的模式。可以选择射频(猝发脉冲),脉冲(包络)或扫频(频率扫查)
    一发一收的技术规格(所有B600型号)> 频率范围 
    1 kHz ~ 50 kHz(射频,脉冲)或1 kHz ~ 100 kHz(扫频)
    一发一收的技术规格(所有B600型号)> 增益 
    0 dB ~ 70 dB,增量为0.1或1 dB。
    一发一收的技术规格(所有B600型号)> 闸门 
    10 μs ~ 7920 μs,可调节,步距为10 μs。 新的自动闸门模式可以自动探测到最大波幅。
    一发一收的技术规格(所有B600型号)> 频率跟踪* 
    最多有2个用户可调标记,用于监控来自扫频图像的2个特定频率。
    机械阻抗分析(MIA)的技术规格(仅B600M)> 校准向导 
    校准菜单,基于简单的“BAD PART”(不合格工件)和“GOOD PART”(合格工件)的测量,确定应用的最佳频率。
    机械阻抗分析(MIA)的技术规格(仅B600M)> 频率范围 
    2 kHz ~ 50 kHz
    谐振的技术规格(仅B600M)> 校准向导 
    校准菜单,基于探头的响应确定最佳频率。
    谐振的技术规格(仅B600M)> 频率范围 
    1 kHz ~ 500 kHz

    标准套装件

    BondMaster 600的标准配置如下:

    型号:基本型和多模式型(M)。

    电源线:备有多达11种型号的电源线(用于DC适配器)。

    键区和说明标签:英文、国际符号(图标)、中文或日文。

    《简易入门说明书》打印手册:备有多达9种语言版本。

    所有BondMaster 600型号都包含的项目†:带有厂家安装的手腕带的BondMaster 600仪器、《简易入门说明书》、校准证书、硬壳运输箱、带电源线的DC适配器、锂离子电池、AA电池盒、USB通讯线缆、MicroSD存储卡和适配器、一发一收和机械阻抗分析探头线缆,以及BondMaster PC机软件和存有产品手册的光盘。

    †根据您所在地区的不同,标准套装件可能会有所不同。要了解详细情况,请联系您所在地的经销商。

    仅包含在BondMaster 600M型号中的项目:谐振探头线缆。

    对飞机的复合材料进行无损粘接贝博


    应用

    要保证航天飞机的复合材料结构在整个在役过程中的完整性,材料的完好粘接状态至关重要。为此,我们开发了用于在维护过程中评估材料粘接质量的无损贝博(NDT)方法。这则应用注释回顾了最近为提高贝博的可靠性而开发的多种方法。

    背景

    目前在飞机制造过程中对复合材料的使用急剧增长。各大主要机身制造商,如:波音(Boeing)和空中客车(Airbus),在他们各自的商业飞机制造中,已经极大地增加了对复合材料的使用。Boeing 787的整个机身几乎都是由复合材料制成,而Airbus A380和A350也添加了大量的复合材料结构。支线和商用喷气式飞机制造商在制造各自的飞机时,也增加了对复合材料的使用。在军用飞机的制造上,也出现了同样的复合材料使用增长的现象,如:F22战斗机和A400运输机。

    由于飞机的结构很容易受到撞击和雷击,因此需要使用一些可靠有效的无损贝博方式(NDT),对飞机受到撞击后可能出现的损伤进行快速评估。这些由世界各地的NDT贝博人员所使用的方法和仪器,一定要简单好用,以确保在飞机的维护核查过程中,获得一致性的贝博结果。

    飞机受到撞击后,可能会使其复合材料结构出现不同类型的损伤。损伤的情况会根据复合材料部件的特性、组成材料及密度而不同。复合材料层压结构受到撞击后产生的缺陷,主要是机身的各种层压材料之间以及与机翼蒙皮之间的分层缺陷。不过撞击也会引起蒙皮与加强筋之间的脱粘。这种脱粘情况会极大地伤害飞机结构的完整性。B787型和A350型飞机的机身主要为层压结构。


    图1:层压结构的分层缺陷

    在层压碳皮之间的带有蜂窝夹芯(NOMEX等)的复合材料夹层结构中,撞击结果会表现为不同类型的损伤。在飞机遭到撞击后,可能会出现以下缺陷:
    A型:平行于表面的外部CFRP蒙皮的多层材料之间出现分层缺陷
    B型:外侧蒙皮与蜂窝芯之间的脱粘缺陷
    C型:平行于贝博表面的蜂窝芯出现裂纹
    D型:平行区域的蜂窝芯被碾碎
    E型:内侧蒙皮与蜂窝芯之间的脱粘缺陷
    F型:蜂窝芯中有流体侵入


    图2:复合材料夹层结构中的损伤

    解决方案和设备

    多模式声学粘接贝博

    奥林巴斯的Bondmaster 600是一款使用一发一收模式、机械阻抗分析(MIA)和谐振贝博方式对复合材料进行贝博的多模式超声粘接贝博仪器。很久以前这款仪器就用于对大多数现有的飞机进行贝博,只是最近又开发出了借助这款仪器完成的新的贝博方式。


    图3:奥林巴斯的BondMaster 600

    一发一收模式用于贝博带有蜂窝结构的复合材料。发射器将声能传送到工件内,然后,接收器再接收反射回来的声能。在粘接完好的条件下,部分声能由于蜂窝结构的吸收而产生衰减。当探头被放置在脱粘区域上时,返回到接收器的声能会变得很大,并会引起波幅的变化。


    图4:粘接贝博的一发一收模式

    这项技术最近得到了优化调整,可以可靠地探测到位于40毫米厚的蜂窝结构以下远端的(面积为25毫米 × 25毫米)脱粘缺陷,如:E型缺陷。针对困难且费时的空中客车(Airbus)飞机的贝博,我们专门设计了一种新式差分高电压探头。在空中客车的维护公告中,现在记载着使用这种探头贝博所获得的非同寻常的结果。

    常规超声贝博

    超声技术是在贝博复合材料结构时使用的最为广泛的一种技术。如今已经开发了各种各样的用于复合材料贝博的超声仪器。一般来说,超声波可以在复合材料层压结构中很好地传播,而且可以相当容易地探测到异常现象。不过,在贝博夹芯结构时,超声波会因为内芯结构的不均匀性和低密度性,而得到极大的衰减。因此,利用超声技术对夹芯结构进行的贝博,要求仪器具有更多专用的功能。

    在制造环境中,大型夹芯平板工件可以通过穿透方式得到贝博。在这种穿透贝博过程中,相对较高波幅的超声波被发送到工件,并穿过工件,然后位于工件另一侧的接收探头再对信号的衰减程度进行测量。所得到的结果一般表现为C扫描图像。这种技术已经得到广泛地应用,而且非常可靠。但是,这种技术不能用于维护环境中,因为我们不可能从飞机结构的两侧接触到需要贝博的部位。

    不过,我们可以通过超声技术,探测到飞机内侧和外侧蒙皮的脱粘缺陷,流体侵入情况,以及夹芯碾碎的情况。在这类贝博中,必须要使用低频探头和底面信号的跟踪功能,而且要以一种非常聪明的方式使用这些设备和功能。外侧蒙皮的分层缺陷,以及外侧蒙皮与夹芯之间脱粘的缺陷,表现为底面回波信号得到完全衰减的特性。

    最近开发的一项技术可以探测出内侧蒙皮和夹芯之间的脱粘缺陷。这个技术要使用一种宽带宽的1 MHz探头。当这个探头被一个强大的方波脉冲激励时,会在探头下方的结构中产生谐振。仪器的接收器滤波器被调节到被检结构的厚度,并在相应的半波长条件下发挥作用。脱粘情况会降低结构的硬度,会使谐振转换到更长的波长,因此会使谐振的频率降低。内部结构中的一个25毫米 × 25毫米的脱粘缺陷会因此使底面回波信号的衰减从6 db增加到12 db。


    图5:超声谐振技术原理

    具有高电压脉冲、优质方波脉冲,以及可选窄带滤波器的EPOCH 650超声探伤仪是应用这项技术的首选仪器。

    图6:奥林巴斯的EPOCH 650

    相控阵超声贝博

    最近,诸如超声相控阵的一些新技术也得到了发展。现在市场上还出现了易于使用的便携式仪器。在飞机制造商的维护手册中已经提及了可用于各种贝博应用的OmniScan PA仪器,所提及的应用包含探测复合材料层压结构中的撞击损伤。

    在贝博这种结构时,需要使用仪器的线性扫查功能。仪器使用零度线性扫查功能时,仅通过一次扫查就可以覆盖大面积的区域。这种仪器与便携式扫查器一起使用时,如:Glider,可以在C扫描图像中显示贝博结果,从而为用户提供了一种被检结构的映射图像。通过使用扫查器,并借助图像功能,增加了贝博的可靠性,并提高了贝博速度。

    图7:用于复合材料贝博的奥林巴斯的OmniScan PA和GLIDER

    借助活动梯使用的手持式损伤贝博仪

    在NDT技术人员投入了大量的精力,开发出超声贝博的新式方法和新型仪器的同时,(由于飞机制造越来越多地使用复合材料结构,)也需要对降落到机场并等待起飞的飞机,快速进行检查,以发现飞机是否有因撞击而造成的损伤。由于不是全球每个机场都配备有无损贝博技术人员,因此这类仪器的设计目的是由非技术人员使用,探测出可能因撞击而引起的分层缺陷。

     

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