[發明專利]一種用于檢測復合材料的超聲?聲發射激勵方法有效

申請號：	201410275869.7	申請日：	2014-06-19
公開（公告）號：	CN104034810B	公開（公告）日：	2017-06-06
發明（設計）人：	劉松平;劉菲菲	申請（專利權）人：	中航復合材料有限責任公司
主分類號：	G01N29/34	分類號：	G01N29/34
代理公司：	中國航空專利中心11008	代理人：	李建英
地址：	101300 北京市***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于檢測復合材料超聲聲發激勵方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于無損檢測技術，涉及一種用于航空、航天、兵器、船舶、交通、冶金、鋼鐵、建筑等領域復合材料及金屬材料結構的無損檢測，尤其涉及一種用于檢測復合材料的超聲-聲發射激勵方法。

背景技術

利用被檢測材料或零件在受到應力作用下產生的聲發射現象，可以實現復合材料的無損檢測，而要實現復合材料聲發射檢測，首先必須在被檢測復合材料中形成聲發射源，產生聲發射信號。傳統聲發射激勵或者產生方法是通過對被檢測零件加載，使被檢測復合材料零件在受到外部載荷作用或者力的作用下，在其內部激勵聲發射信號。由于復合材料中缺陷的存在，在外部加載作用下，缺陷周圍會產生應力顯著集中，從而出現明顯的聲發射行為。基于此聲發射行為，通過提取來自缺陷的聲發射信號，分析其信號規律，進行缺陷識別，實現復合材料的聲發射檢測。因此，傳統聲發射檢測都必須對被檢測零件進行加載。目前，主要是機械加載方法，其主要不足是：1)在復合材料零件制造階段和服役階段，通常難以實現對被檢測復合材料零件的加載，而且大厚度復合材料結構往往難以采用機械加載方法產生聲發射行為；2)加載響應時間長，在缺陷周圍產生聲發射信號的時域特性差，難以對缺陷進行準確定位和定量；3)復合材料中的分層、疏松、氣孔、貧膠等諸多缺陷對這種加載產生的聲發射現象不明顯；4)不能實現局部加載，進而難以實現復合材料100％逐點掃描檢測和可視化成像檢測，檢測結果不直觀。

發明內容

本發明的目的是提供一種檢測復合材料超聲-聲發射激勵方法，克服傳統超聲-聲發射需要機械加載、加載響應特性差、難以實現超聲-聲發射掃描成像檢測、缺陷檢出能力差與定位定性定量困難等不足，提高復合材料超聲-聲發射缺陷檢出能力和檢測可靠性。

本發明的技術解決方案是，

在高壓電源的初級電路產生電壓為10-20V、頻率為100kHz-300kHz的交流脈沖信號，在高壓電源的輸出級產生200-450V、頻率為100kHz-300kHz的高頻交流脈沖電壓，經整流濾波轉換為200-450V的直流高壓V_HDC；激勵單元由高壓晶體管V₁、電阻R₁、電容C₁、電感L₁、電阻R₂組成，高壓晶體管V₁的基極與脈沖觸發單元的輸出級相連，高壓晶體管V₁的發射極接地，高壓晶體管V₁的集電極同時與電阻R₁的一端和電容C₁的一端連接，電阻R₁的另一端與高壓單元的輸出級相連，電容C₁的另一端同時與電感L₁和電阻R₂的一端連接，電感L₁和電阻R₂的另一端接地；高壓電源的輸出級與電阻R₁的一端相連，直流高壓V_HDC施加在電阻R₁的一端；脈沖觸發單元輸出級產生的觸發脈沖V_TTL(t)施加在激勵單元中高壓晶體管V₁的基極端，t表示觸發脈沖V_TTL(t)的周期，高壓晶體管V₁與電容C₁構成充放電回路，在電容C₁的另一端產生沖擊脈沖激勵信號V_C(t)，V_C(t)的下降沿調節范圍為4-50ns，通過電感L₁和電阻R₂構成的輸出阻抗匹配器，激勵不同阻抗的壓電單元，脈沖觸發單元為IC震蕩電路；直流電源給高壓電源和脈沖觸發單元提供工作電壓。