[發(fā)明專利]一種基于激光沖擊波薄板分層的檢測(cè)方法和裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810019758.4
• 申請(qǐng)日: 2008-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN101251522A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅開玉;朱金連;宋廣三;張永康;羅密
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光檢測(cè)領(lǐng)域，特指一種基于激光沖擊力效應(yīng)的金屬薄板分層的 檢測(cè)方法和裝置，適用于較大分層的金屬薄板的檢測(cè)。

背景技術(shù)

近年來，我國(guó)每年進(jìn)口鋼材平均在1500萬噸左右，其中數(shù)量較大的品種有 厚度小于1mm的冷軋薄板、厚度小于3mm的熱軋薄板、冷軋薄板、不銹鋼板 帶材、轎車用板、家電用板、鍍鋅板、鍍錫板、冷軋硅鋼片等高附加值關(guān)鍵鋼材 品種。冶金工業(yè)“十五”規(guī)劃也把這些品種定為加快發(fā)展的主要鋼材品種，我國(guó)加 入世界貿(mào)易組織后，國(guó)產(chǎn)的這些鋼材品種受到的沖擊也是較為突出的。對(duì)于厚度 小于1mm的金屬薄板。作為金屬薄板的主要自然缺陷形式-分層，用常規(guī)的理化 檢驗(yàn)方法較難發(fā)現(xiàn)。

蘭姆波用于金屬薄板的無損檢測(cè)已有數(shù)十年的歷史，雖已取得了不少進(jìn)展， 但無論在理論上還是實(shí)踐上都存在許多尚未解決的問題，如蘭姆波在不連續(xù)體上 反射機(jī)理尚未有一致的認(rèn)識(shí)，以及如何選擇最佳探傷參數(shù)，如何克服時(shí)有發(fā)生的 分層漏檢等。由于蘭姆波的復(fù)雜性，難以做到針對(duì)具體牌號(hào)的板材繪制相應(yīng)參考 曲線，聲速的差異可造成參考曲線存在較大的差異。遇到缺陷還可能發(fā)生模式轉(zhuǎn) 換。對(duì)比試塊上人工缺陷和金屬薄板上自然缺陷對(duì)蘭姆波的響應(yīng)也有著很大的差 異。蘭姆波的傳播速度受板面及板厚變化的影響較大等等。這些，都使蘭姆波難 以滿足檢測(cè)金屬薄板主要缺陷的要求，不能保證蘭姆波檢測(cè)金屬薄板的可靠性。 國(guó)內(nèi)有用蘭姆波對(duì)鋁板檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)175mm，寬3-4mm的分層缺陷，就已經(jīng)出 現(xiàn)漏檢。國(guó)內(nèi)一些研究表明，當(dāng)金屬薄板中的分層缺陷長(zhǎng)度在175mm、寬度在 3-4mm以上時(shí)，蘭姆波就較難檢測(cè)出來。

在金屬薄板的蘭姆波檢測(cè)中，有如下弊端：(1)蘭姆波檢測(cè)時(shí)也有盲區(qū)存在； (2)薄板蘭姆波檢測(cè)時(shí)，缺陷回波的出現(xiàn)及其回波幅度的大小與缺陷進(jìn)波端的邊 緣形狀密切相關(guān)；(3)對(duì)于分層被軋合很緊密的軋制板材，蘭姆波很難檢測(cè)。

因此，在實(shí)際檢測(cè)中，利用蘭姆波往往難以檢測(cè)出薄板中較大的分層缺陷， 這個(gè)問題目前尚未很好解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種能夠克服上述缺點(diǎn)，可以更加直接、科學(xué)準(zhǔn)確地 實(shí)現(xiàn)薄板中較大的分層缺陷的激光沖擊波測(cè)定的方法和裝置。其適用于各種金屬 薄板的較大面積的分層缺陷的測(cè)定。

一種基于激光沖擊波薄板分層的檢測(cè)方法，將激光器發(fā)出的激光束沖擊試樣 表面，其特征在于：激光束沖擊試樣后，在試樣表面和背面形成高幅的應(yīng)力波， 背面應(yīng)力波信號(hào)被壓電薄膜傳感器(PVDF)傳感器接收，在數(shù)字示波器顯示以 后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，并與標(biāo)準(zhǔn)試樣的應(yīng)力波圖形進(jìn)行對(duì)比，判斷金屬 薄板是否有大面積分層。

上述的一種基于激光沖擊波薄板分層的檢測(cè)方法，其特征在于：激光器發(fā)出 的激光束的能量為10～100焦耳，持續(xù)時(shí)間8～80納秒，激光束的光斑模式為基 模。

上述的一種基于激光沖擊波薄板分層的檢測(cè)方法，其特征在于：應(yīng)力波信號(hào) 接收傳輸系統(tǒng)由PVDF傳感器的壓電敏感區(qū)接收激光沖擊試樣產(chǎn)生的背面的應(yīng) 力波信號(hào)、經(jīng)鋁膜引出端、銅電極和積分電阻通過低噪聲電纜傳輸?shù)诫p通道數(shù)字 示波器。

實(shí)施上述的一種基于激光沖擊波薄板分層的檢測(cè)方法的裝置，包括激光器控 制裝置、激光器、外光路系統(tǒng)、工裝夾具系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)，按照激光束的前進(jìn)方向， 依次為激光器、外光路系統(tǒng)、工裝夾具系統(tǒng)，激光器控制裝置控制激光器，其特 征在于：設(shè)有應(yīng)力波接收傳輸系統(tǒng)，應(yīng)力波接收系統(tǒng)包括PVDF傳感器、積分電 阻以及雙通道數(shù)字示波器，PVDF傳感器設(shè)在工裝夾具系統(tǒng)中的試樣與橡膠墊之 間，與積分電阻相連，積分電阻與雙通道數(shù)字示波器相連，雙通道數(shù)字示波器相 連與計(jì)算機(jī)相連。

上述裝置中，外光路系統(tǒng)由凹透鏡、凸透鏡及均質(zhì)器組成。

上述裝置中，工件夾具系統(tǒng)由夾具、柔性貼膜、試樣、橡膠墊、工作臺(tái)及工 作臺(tái)控制裝置組成，按照激光束的前進(jìn)方向依次為夾具、柔性貼膜、試樣、橡膠 墊、工作臺(tái)，工作臺(tái)控制裝置控制工作臺(tái)。

上述裝置中貼在試樣表面的柔性貼膜為中國(guó)專利ZL02138338.3所述的柔性 貼膜。

本發(fā)明是按下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

(1)在工件貼設(shè)柔性貼膜，并把工件安裝到夾具上；