[發明專利]一種參數可控的超聲脈沖激勵裝置

無效

• 申請號: 201210087315.5
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102621185A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 馮輔周;張超省;江鵬程;張麗霞;邱綿浩;孫野;丁闖
• 申請（專利權）人: 馮輔周
• 主分類號: G01N25/72
• 分類號: G01N25/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及超聲紅外熱波技術領域的一種超聲脈沖激勵裝置，并特別涉及一種參數可控的超聲脈沖激勵裝置。

背景技術

超聲紅外熱波技術是一種綜合超聲和紅外熱像檢測兩種手段優勢的無損檢測技術，其基本原理是通過主動式受控超聲脈沖振動來激發被測對象的溫度場分布，然后利用熱成像技術檢測被測對象表面或內部缺陷的無損檢測技術，該技術對疲勞裂紋、復合材料脫粘等接觸界面類型缺陷效果顯著。超聲紅外熱波檢測系統主要由紅外熱像儀、控制采集終端、超聲脈沖激勵裝置和其他輔助設備構成。超聲脈沖激勵裝置通常包含超聲電源和超聲槍兩部分，超聲電源將AC?220V?50Hz的低頻交流電調制為16KHz～22KHz的高頻交流電，超聲槍將高頻交流電轉換為高頻機械振動。

在對被測對象施加超聲脈沖振動過程中，激勵頻率、激勵時間、激勵強度、激勵位置、變幅桿與被測對象之間的預緊力都會對超聲紅外熱波檢測效果有很大影響。另外，為確保檢測精度，必須解決熱像儀和超聲脈沖激勵裝置之間的通信，以實現熱圖像采集與外部激勵的同步。目前，國內外還沒有集合上述功能于一體的超聲脈沖激勵裝置。本發明將涉及一種能夠調節激勵參數和實現系統通信的功能完善、結構緊湊的超聲脈沖激勵裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種參數可控的超聲脈沖激勵裝置，本發明涉及參數可控，具體包括激勵頻率、激勵時間、激勵強度、激勵位置、變幅桿與試件之間預緊力、熱像圖采集時間等參數的控制和調節。

為實現上述目的，考慮采用一個由超聲電源、超聲槍、超聲槍底座和多自由度夾具組成的超聲脈沖激勵裝置，參考圖1。超聲電源主要部分實際是AC-DC-AC功能變換器，它將AC?220V?50Hz的交流電作為輸入，經降壓、整流濾波、功率放大轉換為特定頻率、時間和功率的高頻交流電輸出。超聲槍的核心部件是壓電陶瓷換能器，超聲電源將高頻交流電輸出至壓電陶瓷換能器，因壓電陶瓷逆壓電效應產生機械振動，并經兩級超聲變幅桿放大使末級輸出端產生預期的振動幅度，形成高頻機械振動源，用于激勵固體振動，超聲槍后手把前端安裝壓力傳感器，能夠將超聲變幅桿和被激試件之間的接觸預緊力動態傳遞給超聲電源的預緊力控制模塊。超聲槍底座主要用于支撐并調節超聲槍軸向位置，預緊力控制模塊根據預設壓力值和超聲槍壓力傳感器反饋值驅動超聲槍底座的伺服電動機，然后通過絲杠的旋轉帶動彈簧盒作用于超聲槍后手把，調節預緊力至設定值。多自由度夾具主要用于夾持并調節被激試件的位置，被激試件的位置調節由旋轉機構、移動機構和俯仰機構共同實現，夾具整體實現簡單、結構緊湊、操作方便。

本發明的參數可控的超聲脈沖激勵裝置，主要包括以下部分：

超聲電源，主要包括電源開關、頻率控制模塊、功率控制模塊、時間控制模塊、預緊力控制模塊、電能輸出接口、USB接口、電源輸入和總開關，其內部主要由電源變壓器、整流濾波器和功率放大器組成，主要用于將AC?220V?50Hz的交流電轉換為特定頻率的交流電輸出；

超聲槍，包括變幅桿、外殼、壓電陶瓷換能器、壓力傳感器、前手柄、后手把、電能輸入接口和觸發開關，主要用于將高頻交流電轉化為特定振幅的機械振動；

超聲槍底座，包括導軌、超聲槍夾具、彈簧盒、絲杠和伺服電動機，主要用于支撐并調節超聲槍軸向位置；

多自由度夾具，包括底盤、旋轉機構、移動機構、俯仰機構和夾持機構，主要用于固定被激勵試件；

其中，預緊力控制由超聲電源的預緊力控制模塊、超聲槍的壓力傳感器、超聲槍底座的伺服電動機三個部件共同完成。

附圖說明

圖1超聲脈沖激勵裝置簡圖；

圖2.1超聲電源前端示意圖；

圖2.2超聲電源后端示意圖；

圖3超聲電源原理圖；

圖4超聲槍剖視圖；

圖5超聲槍底座三維視圖；

圖6多自由度夾具三維視圖；

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的參數控制和調節過程進行說明。