CN109085236B - 利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，先利用超声波装置检测纯净水在静止状态下的气泡含量，并以该检测中超声波装置捕获的能量值一为根据，确定能量基准值；然后利用超声波装置检测树脂和/或固化剂脱泡过程中的气泡含量，将该检测中超声波装置捕获的能量值二与能量基准值进行比较，当能量值二高于能量基准值并持续预定时间后，则判定树脂和/或固化剂中的气泡含量达到标准。本发明能快速量化的反应出树脂和/或固化剂脱泡过程中溶液中的气泡含量趋势，有效避免由于气泡聚集导致风电叶片发白形成各种等级的缺陷，排除由于这些缺陷可能导致风机不能正常运行、甚至导致风电叶片报废的隐患。

Description

利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法

技术领域

本发明涉及风电叶片制造技术领域，特别是一种利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法。

背景技术

风电叶片是一种复合材料制成的薄壳结构，结构上分根部、外壳、腹板三个部分，用于风力发电。为获得更加强大、更加规律的风场环境，风机的安装已经由陆上转到距海岸线越来越远的海上，这种转变对风电叶片的安全性、可靠性提出越来越高的要求。而风电叶片的规模化制造过程中，时常出现由于气泡聚集导致风电叶片发白形成各种等级的缺陷，这些缺陷虽在厂内进行维修，但其埋下的隐患可能导致风机不能正常运行，甚至导致风电叶片报废，由此给叶片生产厂、主机厂带来巨大的维护成本或其他经济损失。

经现场调查分析，导致风电叶片生产过程中气泡聚集的原因之一是由于风电叶片的主要原材料环氧树脂及其固化剂本身或其混合过程中存在或产生气泡，虽现场生产过程中会对单组份以及混合后的树脂进行脱泡处理，并人工判断是否存在气泡，但混合后的树脂中的微气泡肉眼难以识别。目前风电叶片行业中对于基体树脂气泡含量的检测仍是处于空白阶段，经查阅资料，在医疗行业中有一种使用超声波检测气泡的方法，该方法通过不连续地捕获超声波，判定输液***中是否存在气泡，但是在我们已知原料***中存在气泡的情况下，该方法不能定性或定量的判断气泡的含量，因此急需一种简单、可靠的方法，实现在现场快速检测混合后树脂中气泡的含量。

现有技术中，申请号为CN201810083400.1的发明专利申请公开了一种超声波气泡检测方法及***，包括获取检测对象中的气泡速度和最大气泡体积阈值；确定气泡检测时检测节点间隔时间；于每个检测节点，超声波检测设备向检测对象发射超声波，并接收检测对象反射或透射的超声波，分析接收的超声波以判断该检测节点是否检测到气泡；统计连续检测到气泡出现的检测周期的个数，并根据检测节点间隔时间以及气泡速度计算气泡的体积值。申请号为CN201310020345.9的发明专利申请公开了一种定量分析铸坯中气泡类缺陷分布的方法。其主要思路是对铸坯断面进行切片取样，然后通过X射线衍射仪对每个薄片内部的气泡类缺陷进行成像，得到切片试样中不同气泡类缺陷的大小、数量和分布；再通过汇总和统计图像中缺陷的大小、位置最终得到铸坯中气泡类缺陷、大小、数量的整体分布规律。以上现有技术均不是用于在风电叶片制造过程如何实现在现场快速检测混合后树脂中气泡的含量。

发明内容

本发明提供一种利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，其能在风电叶片制造过程实现现场快速检测树脂和固化剂混合后溶液中气泡的含量。

本发明的技术方案是：一种利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，先利用超声波装置检测纯净水在静止状态下的气泡含量，并以该检测中超声波装置捕获的能量值一为根据，确定能量基准值；然后利用超声波装置检测树脂和/或固化剂在脱泡过程中的气泡含量，将该检测中超声波装置捕获的能量值二与能量基准值进行比较，从而来判定树脂和/或固化剂中的气泡含量是否达到标准，当能量值二高于能量基准值并持续预定时间后，则判定树脂和/或固化剂中的气泡含量达到标准。

所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，包括如下步骤：

步骤一：获取能量基准值：准备好超声波检测***，超声波检测***包括超声波装置和控制分析模块；检测纯净水在静止状态下的气泡含量，获取能量基准值，并将能量基准值储存在控制分析模块中；

步骤二：检测树脂和/或固化剂的气泡含量，具体包括如下分步骤：

S1：探头放置：探头置于树脂和/或固化剂中，确保检测过程中二个探头间距稳定且探头不晃动；

S2：超声波检测：树脂和/或固化剂开始脱泡，脱泡过程包括I阶段和

阶段，I阶段为树脂和/或固化剂中的气泡含量逐渐降低阶段，

阶段为当前抽气状态下树脂和/或固化剂中的气泡含量达到最低值阶段；同时，开启超声波装置，开始检测树脂和/或固化剂在脱泡过程中的气泡含量；

S3：收集数据：通过数据收集模块收集超声波装置检测到的数据：I阶段中超声波穿过树脂和/或固化剂衰减后的能量变化数据和

阶段中超声波装置能够捕获的达到顶峰期的能量数据；

S4：获取超声波检测能量图：数据收集模块将收集到的数据发送给控制分析模块，控制分析模块对接收到的数据进行分析处理，并实时同步绘制树脂和/或固化剂脱泡过程中超声波检测能量曲线图，并通过显示模块实时同步显示；

S5：观察树脂和/或固化剂脱泡过程中超声波检测能量曲线图，当

阶段中超声波装置能够捕获的达到顶峰期的能量值位于某一数值范围并持续预定时间后，停止树脂和/或固化剂脱泡，同时停止超声波检测；

步骤三：比较判定：

将

阶段超声波装置所捕获的能量值与能量基准值进行比较，判定树脂和/或固化剂是否可用于生产，当

阶段超声波装置所捕获的能量值高于能量基准值时，该树脂和/或固化剂可用于生产。

在步骤一中，在检测纯净水在静止状态下的气泡含量时，使探头相距为预定距离，在该预定距离下，超声波装置能捕获的最大能量为300000（mV*ms)/S，确定能量基准值为300000（mV*ms)/S。

采用工装来安装探头；超声波装置的二个探头分别固定在一个工装的两侧，且二个探头相对设置。

所述工装包括安装在盛放树脂和/或固化剂装置上的滑道组件、安装在滑道组件上的探头安装座和设置在探头安装座上的固定件，探头安装座能沿滑道组件移动，并在移动到所需位置后能通过固定件固定在滑道组件上。

采用超声波检测***进行检测，所述超声波检测***包括超声波装置、数据收集模块、显示模块、存储模块、控制分析模块和用于安装探头的工装；所述超声波装置连接数据收集模块，超声波装置、数据收集模块、显示模块、存储模块均连接控制分析模块；超声波装置用于发射和接收超声波；数据收集模块用于收集超声波装置接收到的数据，并将数据传递给控制分析模块；控制分析模块用于对接收到的数据进行分析处理，绘制能量曲线图，得出检测结果，并将所有数据发送到存储模块存储，将能量曲线图实时发送到显示模块显示；存储模块用于存储所有数据，包括能量基准值、能量值二和能量曲线图；显示模块用于实时显示能量曲线图和便于进行操作。

超声波装置为超声波测量仪器，超声波测量仪器包括超声波发生器、超声波换能器和放大滤波装置。

一种树脂和固化剂混合液脱泡处理方法，包括上述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法；通过在脱泡过程中采用超声波装置检测树脂和固化剂混合液中气泡含量，从而快速量化的反应树脂和固化剂混合液在脱泡过程中的气泡含量变化趋势和超声波装置所捕获的在顶峰期的能量值，并通过采用预定抽气设备使能量值达到可用于生产的标准，避免由于气泡聚集导致风电叶片发白形成缺陷。

脱泡过程包括I阶段和

阶段，I阶段为树脂和固化剂混合液中的气泡含量逐渐降低阶段，

阶段为当前抽气状态下树脂和固化剂混合液中的气泡含量达到最低值阶段；所述树脂为环氧树脂。

本发明的有益效果：本发明首次在风电叶片制造行业中使用超声波装置检测树脂及其固化剂中气泡含量，能快速量化的反应出树脂和/或固化剂脱泡过程中溶液中的气泡含量趋势，是很有应用价值的检测方法。有效避免由于气泡聚集导致风电叶片发白形成各种等级的缺陷，排除由于这些缺陷可能导致风机不能正常运行、甚至导致风电叶片报废的隐患，大大减小由此给叶片生产厂、主机厂带来的巨大维护成本或其他经济损失。本方法简单、可靠，适用于风电叶片行业中风电叶片的基体树脂类材料。

附图说明

图1是标准容量树脂和固化剂混合液脱泡过程中超声波检测能量曲线图； 图2 是超声波装置原理图。

具体实施方式

实施例一：

请参考图1至图2，一种利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，首先，通过检测纯净水在静止状态下的气泡含量，获取能量基准值。将超声波装置连接好，采用工装将探头固定好后，探头置于纯净水中。注意水中不要有颗粒、杂质或其他污染物。开启超声波装置及其数据采集相关设备和软件，保持工装静止一段时间，再调整工装位置，再保持工装静止获得标准能量图。当探头固定在某一位置时能获得稳定数据，但调整探头位置时能量值有较大波动。原因是该检测方法对位置敏感，属于该检测方法本身的原因。使探头相距为所需的适当的预定距离，在该预定距离下，超声波装置能捕获的最大能量约为300000（mV*ms)/S。图1中的多项式是本来***机器形成曲线时自带的，是将波形用某种多项式转换为图1中多项式所代表的曲线。

然后，检测树脂和/或固化剂溶液的气泡含量。具体又包括如下分步骤：

1、将超声波装置连接好；

2、探头放置。将超声波装置的二个探头固定在工装上，且确保二个探头相对。将超声波装置的探头置于环氧树脂及其固化剂混合液中，确保检测过程中探头间距稳定且不晃动。该种放置方法需注意保护探头不被污染。

3、获取环氧树脂及其固化剂的能量图。将固定在工装上的探头放入待溶液中，需注意保护探头不被污染。开启超声波装置及其数据采集相关设备和软件。开启超声波装置及其数据采集相关设备和软件，检测环氧树脂及其固化剂中气泡含量。

4、数据收集及分析。某品牌环氧树脂及其固化剂混合后脱泡过程中的超声波检测曲线（标准容量树脂和固化剂混合液脱泡过程中超声波检测能量曲线图），如图1所示。在I阶段脱泡过程中气泡含量越来越低，超声波穿过胶液衰减的能量越来越少，因而能量曲线越来越高；当到达

阶段，超声波能量曲线到达顶峰期会趋于稳定（即在顶峰值附近某一较窄数值范围之间波动），说明胶液（环氧树脂和固化剂混合液）中气泡的含量以到达当前抽气状态下的最低值。通过能量曲线查看稳定阶段（

阶段）所捕获的能量是否高于300000(mV*ms/S)，判定混合液（环氧树脂和固化剂混合液）是否可用于生产。当超声波装置所捕获的能量高于300000(mV*ms/S)，该环氧树脂及其固化剂混合液可用于生产。如达不到标准，根据需要可更换抽气设备或加大抽气力度，继续对树脂和固化剂混合液进行脱泡处理，直到达到标准为止。

本方案原理说明如下。超声波装置（超声波测量仪器），请参考图2。

超声波在均匀介质中按直线方向传播，但到达界面或遇到不同介质时也像光波一样产生反射和折射并服从于几何光学类似的反射、折射定律，根据超声波在气体、液体、固体中的吸收和衰减不同，利用透射法来探测超声波发射和接收换能器之间是否有气体存在，从而制成气泡含量检测设备。

探测胶液中气泡含量，等同于连续介质的超声波探伤，胶液中的气泡可以看成是液体的内部缺陷，当液体中无缺陷时，超声波穿过液体的能量衰减很小，换能器接收到的超声波能量较强；当有气泡时，超声波大部分能量被气体吸收，这时超声波换能器接收到的能量很小。

超声波设备发射和接受超声波，通过接收换能器接收到的能量大小来表征胶液中的气泡含量。树脂气泡越多，能量穿透树脂的损耗越多，最终接收的能量就越小，在软件上显示的能量值就越低。

纯水中静止状态下基本无气泡，将纯水中超声波能够稳定捕获的能量作为能量基准值，当树脂中稳定捕获的能量高于能量基准值时，则判定树脂中的气泡含量已达到可用于生产的标准。

本方案可用于测量其他液态物质气泡含量。本方案中的工装放大尺寸或缩小尺寸。

实施例二：

一种利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，包括如下步骤：

步骤一：获取能量基准值：准备好超声波检测***，超声波检测***包括超声波装置和控制分析模块；检测纯净水在静止状态下的气泡含量，获取能量基准值，并将能量基准值储存在控制分析模块中；使探头相距为预定距离，在该预定距离下，超声波装置能捕获的最大能量为300000（mV*ms)/S，确定能量基准值为300000（mV*ms)/S。

步骤二：检测树脂和/或固化剂溶液在脱泡过程中的气泡含量，获取超声波装置能够捕获的能量值二；

S1：探头放置：采用工装来安装探头；超声波装置的二个探头分别固定在二个工装上，且二个探头相对设置；工装包括安装在盛放树脂和/或固化剂溶液装置上的滑道组件、安装在滑道组件上的探头安装座和设置在探头安装座上的固定件，探头安装座能沿滑道组件移动，并在移动到所需位置后能通过固定件固定在滑道组件上；

S2：超声波检测：树脂和/或固化剂溶液开始脱泡，脱泡过程包括I阶段和

阶段，I阶段为树脂和/或固化剂溶液中的气泡含量逐渐降低阶段，

阶段为当前抽气状态下树脂和/或固化剂溶液中的气泡含量达到最低值阶段；同时，开启超声波装置，开始检测树脂和/或固化剂溶液脱泡过程中气泡含量；

S3：收集数据：通过数据收集模块收集超声波装置检测到的数据：I阶段中超声波穿过树脂和/或固化剂溶液衰减后的能量变化数据和

阶段中超声波装置能够捕获的达到顶峰期的能量数据；

S4：获取树脂和/或固化剂溶液的超声波检测能量图：数据收集模块将收集到的数据发送给控制分析模块，控制分析模块对接收到的数据进行分析处理，并实时同步绘制树脂和/或固化剂溶液脱泡过程中超声波检测能量曲线图，并通过显示模块实时同步显示；

S5：观察树脂和/或固化剂溶液脱泡过程中超声波检测能量曲线图，当

阶段中超声波装置能够捕获的达到顶峰期的能量值（能量值二）位于某一数值范围并持续预定时间后，停止树脂和/或固化剂溶液脱泡，同时停止超声波检测；

步骤三：比较判定：

将

阶段超声波装置所捕获的能量值与能量基准值进行比较，判定树脂和/或固化剂溶液是否可用于生产，当

阶段超声波装置所捕获的能量值高于能量基准值时，该树脂和/或固化剂可用于生产。通过实时观察能量曲线图作出判断。

采用超声波检测***进行检测，超声波检测***包括超声波装置、数据收集模块、显示模块、存储模块、控制分析模块和用于安装探头的工装；所述超声波装置连接数据收集模块，超声波装置、数据收集模块、显示模块、存储模块均连接控制分析模块；超声波装置用于发射和接收超声波；数据收集模块用于收集超声波装置接收到的数据，并将数据传递给控制分析模块；控制分析模块用于对接收到的数据进行分析处理，绘制能量曲线图，得出检测结果，并将所有数据发送到存储模块存储，将能量曲线图实时发送到显示模块显示；存储模块用于存储所有数据，包括能量基准值、能量值二和能量曲线图；显示模块用于实时显示能量曲线图和便于进行操作。超声波装置为超声波测量仪器，超声波测量仪器包括超声波发生器、超声波换能器和放大滤波装置。

一种树脂和固化剂混合液脱泡处理方法，包括上述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法；通过在脱泡过程中采用超声波装置检测树脂和固化剂混合液中气泡含量，从而快速量化的反应树脂和固化剂混合液在脱泡过程中的气泡含量变化趋势和超声波装置所捕获的在顶峰期的能量值，并通过采用预定抽气设备使能量值达到可用于生产的标准，避免由于气泡聚集导致风电叶片发白形成缺陷。树脂为环氧树脂。

以上二个实施例，不相冲突或不重复之处，可相互共用或通用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，其特征是，先利用超声波装置检测纯净水在静止状态下的气泡含量，并以该检测中超声波装置捕获的能量值一为根据，确定能量基准值；然后利用超声波装置检测树脂和/或固化剂在脱泡过程中的气泡含量，将该检测中超声波装置捕获的能量值二与能量基准值进行比较，从而来判定树脂和/或固化剂中的气泡含量是否达到标准，当能量值二高于能量基准值并持续预定时间后，则判定树脂和/或固化剂中的气泡含量达到标准；

所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，包括如下步骤：

步骤一：获取能量基准值：准备好超声波检测***，超声波检测***包括超声波装置和控制分析模块；检测纯净水在静止状态下的气泡含量，获取能量基准值，并将能量基准值储存在控制分析模块中；

步骤二：检测树脂和/或固化剂的气泡含量，具体包括如下分步骤：

S1：探头放置：探头置于树脂和/或固化剂中，确保检测过程中二个探头间距稳定且探头不晃动；

S2：超声波检测：树脂和/或固化剂开始脱泡，脱泡过程包括I阶段和

阶段，I阶段为树脂和/或固化剂中的气泡含量逐渐降低阶段，

阶段为当前抽气状态下树脂和/或固化剂中的气泡含量达到最低值阶段；同时，开启超声波装置，开始检测树脂和/或固化剂在脱泡过程中的气泡含量；

S3：收集数据：通过数据收集模块收集超声波装置检测到的数据：I阶段中超声波穿过树脂和/或固化剂衰减后的能量变化数据和

阶段中超声波装置能够捕获的达到顶峰期的能量数据；

S4：获取超声波检测能量图：数据收集模块将收集到的数据发送给控制分析模块，控制分析模块对接收到的数据进行分析处理，并实时同步绘制树脂和/或固化剂脱泡过程中超声波检测能量曲线图，并通过显示模块实时同步显示；

S5：观察树脂和/或固化剂脱泡过程中超声波检测能量曲线图，当

阶段中超声波装置能够捕获的达到顶峰期的能量值位于某一数值范围并持续预定时间后，停止树脂和/或固化剂脱泡，同时停止超声波检测；

步骤三：比较判定：

将

阶段超声波装置所捕获的能量值与能量基准值进行比较，判定树脂和/或固化剂是否可用于生产，当

阶段超声波装置所捕获的能量值高于能量基准值时，该树脂和/或固化剂可用于生产。

2.根据权利要求1所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，其特征是，在步骤一中，在检测纯净水在静止状态下的气泡含量时，使探头相距为预定距离，在该预定距离下，超声波装置能捕获的最大能量为300000（mV*ms)/S，确定能量基准值为300000（mV*ms)/S。

3.根据权利要求1或2所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，其特征是，采用工装来安装探头；超声波装置的二个探头分别固定在一个工装的两侧，且二个探头相对设置。

4.根据权利要求3所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，其特征是，所述工装包括安装在盛放树脂和/或固化剂装置上的滑道组件、安装在滑道组件上的探头安装座和设置在探头安装座上的固定件，探头安装座能沿滑道组件移动，并在移动到所需位置后能通过固定件固定在滑道组件上。

5.根据权利要求1所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，其特征是，采用超声波检测***进行检测，所述超声波检测***包括超声波装置、数据收集模块、显示模块、存储模块、控制分析模块和用于安装探头的工装；所述超声波装置连接数据收集模块，超声波装置、数据收集模块、显示模块、存储模块均连接控制分析模块；超声波装置用于发射和接收超声波；数据收集模块用于收集超声波装置接收到的数据，并将数据传递给控制分析模块；控制分析模块用于对接收到的数据进行分析处理，绘制能量曲线图，得出检测结果，并将所有数据发送到存储模块存储，将能量曲线图实时发送到显示模块显示；存储模块用于存储所有数据，包括能量基准值、能量值二和能量曲线图；显示模块用于实时显示能量曲线图和便于进行操作。

6.根据权利要求1所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法，其特征是，超声波装置为超声波测量仪器，超声波测量仪器包括超声波发生器、超声波换能器和放大滤波装置。

7.一种树脂和固化剂混合液脱泡处理方法，其特征是，包括权利要求1所述的利用超声波检测树脂和固化剂脱泡过程中气泡含量的方法；通过在脱泡过程中采用超声波装置检测树脂和固化剂混合液中气泡含量，从而快速量化的反应树脂和固化剂混合液在脱泡过程中的气泡含量变化趋势和超声波装置所捕获的在顶峰期的能量值，并通过采用预定抽气设备使能量值达到可用于生产的标准，避免由于气泡聚集导致风电叶片发白形成缺陷。

8.根据权利要求7所述的树脂和固化剂混合液脱泡处理方法，其特征是，脱泡过程包括I阶段和

阶段，I阶段为树脂和固化剂混合液中的气泡含量逐渐降低阶段，

阶段为当前抽气状态下树脂和固化剂混合液中的气泡含量达到最低值阶段；所述树脂为环氧树脂。

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