[發(fā)明專利]用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲方法及探頭裝置

無效

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• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102033107A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳振茂;裴翠祥;李紅梅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07;G01N29/24;G01N21/45;G01N27/61
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲探頭裝置，包括方形桶狀殼體(1)、底板(2)、U型永久磁體(3)、蓋板(4)、激光干涉儀頭(5)和兩個矩形激勵線圈(8，9)，其特征在于：方形桶狀殼體(1)兩端開口，底面內(nèi)部兩側帶有兩個用于承載底板(2)的凸臺，方形桶狀殼體(1)上端外沿均勻分布有4個用于連接蓋板(4)的安裝孔(7)，方形桶狀殼體(1)正面設有一個信號輸入端口(6)；U型永久磁體(3)上端設有可導入激光干涉儀頭(5)產(chǎn)生的激光束的圓柱形孔(10)；蓋板(4)下底面帶有用于固定U型永久磁體(3)的凸臺，蓋板(4)上設有用于固定激光干涉儀頭(5)帶螺紋孔的固定裝置(11)；兩矩形激勵線圈(8，9)位于底板(2)上表面中央，并保持有間距，兩矩形激勵線圈(8，9)與信號輸入端口(6)相連，激光干涉儀頭(5)固定在蓋板(4)上。

2.根據(jù)權利要求1所述的用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲探頭裝置，其特征在于，方形桶狀殼體(1)和蓋板(4)由奧氏體不銹鋼制成。

3.根據(jù)權利要求1所述的用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲探頭裝置，其特征在于，底板(2)由絕緣樹脂材料制成。

4.根據(jù)權利要求1所述的用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲探頭裝置，其特征在于，U型永久磁體(3)為強磁性銣鐵硼材料。

5.根據(jù)權利要求1所述的用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲探頭裝置，其特征在于，激勵線圈(8，9)采用兩個矩形線圈并排水平布置，激勵線圈(8，9)與信號輸入端口(6)相連時，要確保線圈(8)和線圈(9)中電流流向相反。

6.根據(jù)權利要求1所述的用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲探頭裝置，其特征在于，兩個矩形激勵線圈(8，9)的尺寸相同，長和寬分別約為8毫米和4毫米，矩形激勵線圈(8，9)所用導線的截面寬度約為1毫米，兩矩形激勵線圈(8，9)之間的水平間距約為1毫米。

7.根據(jù)權利要求1所述的用于熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲探頭裝置，其特征在于，激光干涉儀頭(5)的發(fā)射口與U型永久磁體(3)上的圓柱形孔(10)正對，保證激光干涉儀頭(5)發(fā)射的激光束能通過圓柱形孔(10)并落在兩矩形激勵線圈(8，9)之間的中線上。

8.一種使用權利要求1所述探頭進行熱障涂層無損檢測的激光-電磁超聲方法，其特征在于，具體實施過程包括：

1)將檢測探頭貼近熱障涂層材料表面，通過在兩個并排水平布置的矩形激勵線圈(8，9)中施加高壓脈沖電流，脈沖持續(xù)時間約為0.2微秒，電流峰值約為500安培，在空間中產(chǎn)生瞬態(tài)交變電磁場；

2)激勵線圈(8，9)所產(chǎn)生的交變磁場在金屬粘接層(13)和合金基底(14)內(nèi)感應出渦流，并與永久磁體(3)所產(chǎn)生的靜磁場相互作用產(chǎn)生交變的洛淪茲力，從而只陶瓷層下方的金屬粘接層(13)和合金基底(14)內(nèi)激發(fā)超聲波；

3)當探頭下方陶瓷層(12)和金屬粘接層(13)界面完好時，在金屬粘接層和合金基底內(nèi)產(chǎn)生的超聲波(15)的一部分會直接通過金屬粘接層(13)和陶瓷層(12)之間的界面向上傳播進入陶瓷層(12)，并在陶瓷層(12)表面產(chǎn)生相應的微小振動；當陶瓷層(12)和金屬粘接層(13)之間存在界面裂紋或剝離時，金屬粘接層(13)和合金基底(14)內(nèi)向陶瓷層(12)傳播的一部分超聲波(17)會受到界面裂紋的阻礙，而無法進入陶瓷層(12)；

4)通過與一激光干涉儀相連的激光干涉儀頭(5)來測量經(jīng)過陶瓷層(12)和金屬粘結層(13)界面進入陶瓷層(12)的透射超聲波信號的幅值和延遲時間，并與在無裂紋涂層中獲得的檢測信號比較來檢測陶瓷層(12)和金屬粘結層(13)之間的界面裂紋或剝離。