[發明專利]使用激光超聲檢測系統檢測復合結構的系統和方法

有效

• 申請號: 201310521553.7
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103792191B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: R·H·波西;G·E·喬治森;J·R·科爾戈埃羅;A·F·斯蒂沃特;W·P·莫澤;C·L·戈登三世;M·奧唐納;J·夏;I·佩利萬烏;W·陳
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;徐東升

1.一種在選自由工廠和裝配線構成的群組的檢測環境中的系統，所述系統包含：

激光產生系統，所述激光產生系統被配置為從激光器產生具有多個特性的脈沖激光束，其中所述多個特性至少包括小于大約1毫米的激光光斑尺寸、在大約0.1毫焦耳每平方厘米到大約1000毫焦耳每平方厘米之間的單脈沖光能量密度以及在大約10000赫茲到大約500000赫茲之間的脈沖重復率；

傳輸系統，所述傳輸系統被配置為朝著由多種復合材料構成的復合結構引導由所述激光產生系統產生的所述脈沖激光束，其中當所述脈沖激光束接觸所述復合結構時，在所述復合結構中形成多個超聲波，而沒有引起所述復合結構中的在選擇的公差之外的任何不期望的不相容性，其中所述脈沖激光束中的至少一部分能量被吸收到所述多種復合材料中的加固材料中，而不是所述多種復合材料中的基體材料中，并且所述加固材料具有比所述基體材料更高的模數；以及

移動系統，其被配置為控制所述傳輸系統和所述脈沖激光束在所述檢測環境中的移動并且在所述復合結構上方移動所述激光器。

2.根據權利要求1所述的系統，其中單脈沖能量的選定范圍是大約1微焦耳到大約10000微焦耳之間。

3.根據權利要求1所述的系統，其中所述傳輸系統是光纖傳輸系統。

4.根據權利要求3所述的系統，其中所述光纖傳輸系統包含：

多個光導纖維，其被配置為輸送所述脈沖激光束。

5.根據權利要求1所述的系統，其中所述移動系統為機械臂。

6.根據權利要求1所述的系統，其進一步包含：

激光探測系統，其被配置為朝著所述復合結構產生脈沖探測激光束，其中所述脈沖探測激光束和所述多個超聲波之間的接觸引起所述脈沖探測激光束的路徑的改變；以及

被配置為探測所述改變的探測系統，其中所述探測系統包括多個探測器。

7.根據權利要求6所述的系統，其中所述激光產生系統、所述激光探測系統和所述傳輸系統是所述系統中的激光系統的一部分。

8.一種用于在選自由工廠和裝配線構成的群組的檢測環境中檢測復合結構的方法，其中所述復合結構由多種復合材料構成，所述方法包含：

產生具有多個特性的脈沖激光束，其中所述多個特性中的每一個都在選擇的范圍內，其中所述多個特性包括小于大約1毫米的光斑尺寸、在大約0.1毫焦耳每平方厘米到大約1000毫焦耳每平方厘米之間的單脈沖光能量密度以及在大約10000赫茲到大約500000赫茲之間的脈沖重復率；

在所述檢測環境中使用移動系統在所述復合結構上方移動所述激光器；

朝著所述復合結構引導由所述激光產生系統產生的所述脈沖激光束，其中當所述脈沖激光束接觸所述復合結構時，在所述復合結構中形成多個超聲波，而沒有引起所述復合結構中的在選擇的公差之外的任何不期望的不相容性，其中所述脈沖激光束中的至少一部分能量被吸收到所述多種復合材料中的加固材料中，而不是所述多種復合材料中的基體材料中，并且所述加固材料具有比所述基體材料更高的模數；以及

利用所述多個超聲波確定所述復合結構中是否存在不相容性。

9.根據權利要求8所述的方法，其中所述多個特性還包含：

在大約1微焦耳到大約10000微焦耳之間的單脈沖能量。

10.根據權利要求8所述的方法，其中引導所述脈沖激光束的步驟包含：

通過光纖傳輸系統中的多個光導纖維，朝著所述復合結構引導所述脈沖激光束。

11.根據權利要求8所述的方法，其進一步包含：

確定所述不相容性是否是所述復合結構的不期望的不相容性。

12.根據權利要求11所述的方法，其中所述移動系統為機械臂。