[發明專利]一種層狀金屬復合材料界面超聲波成像檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201610121529.8
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105784844B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 趙惠;李平倉;劉燕平;王禮營
• 申請（專利權）人: 西安天力金屬復合材料有限公司
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種層狀金屬復合材料界面超聲波成像檢測方法，該方法采用的裝置包括計算機(8)和水槽(1)，所述水槽(1)內設置有用于放置層狀金屬復合材料的支架(5)，所述層狀金屬復合材料由基板(2)和位于基板(2)頂部的復板(3)組成，所述計算機(8)上接有數據采集卡(9)和運動控制卡(6)，所述數據采集卡(9)上接有與運動控制卡(6)連接的超聲脈沖接收發生器(7)，所述超聲脈沖接收發生器(7)上接有水浸超聲探頭(4)，所述水槽(1)頂部設置有橫跨在水槽(1)上方且能夠在第一電機(11)的帶動下沿水槽(1)縱向運動的運動架(10)，所述水浸超聲探頭(4)懸掛設置在運動架(10)上且能夠在第二電機(12)的帶動下沿水槽(1)橫向運動，所述水浸超聲探頭(4)位于所述層狀金屬復合材料的上方，所述第一電機(11)和第二電機(12)均與運動控制卡(6)連接，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、超聲掃描參數設置：在計算機(8)上設置超聲掃描參數，所述超聲掃描參數包括掃描長度L、掃描寬度D、掃描速度v_掃、掃描步距s和數據采集卡(9)的采樣頻率f；

步驟二、水浸超聲探頭(4)復位：在計算機(8)上輸入復位命令，計算機(8)通過運動控制卡(6)控制第一電機(11)和第二電機(12)運動，第一電機(11)和第二電機(12)帶動水浸超聲探頭(4)運動到初始位置處，使水浸超聲探頭(4)位于所述層狀金屬復合材料的一個角上方；

步驟三、對層狀金屬復合材料進行超聲波掃描：在計算機(8)上輸入開始檢測命令，計算機(8)通過運動控制卡(6)控制第一電機(11)和第二電機(12)按照掃描速度v_掃運動，第一電機(11)和第二電機(12)帶動水浸超聲探頭(4)按照弓字型運動軌跡循環的方式對所述層狀金屬復合材料的表面進行掃描步距s的A型掃描，直到按照掃描長度L和掃描寬度D將整個所述層狀金屬復合材料的表面掃描完畢；所述水浸超聲探頭(4)每到達一個掃描點處，所述運動控制卡(6)輸出信號觸發超聲脈沖接收發生器(7)發出激勵脈沖作用在超聲水浸探頭(4)上，使超聲水浸探頭(4)發射超聲波信號，超聲波信號沿所述層狀金屬復合材料的厚度方向傳播，并在所述層狀金屬復合材料中發生反射，超聲脈沖接收發生器(7)接收到所述層狀金屬復合材料反射回的超聲脈沖信號后輸出同步脈沖給數據采集卡(9)，所述數據采集卡(9)接收到同步脈沖后按照采樣頻率f對超聲脈沖接收發生器(7)接收到的超聲脈沖信號進行A/D采樣并傳輸給計算機(8)；

步驟四、超聲波信號分析處理：計算機(8)存儲其接收到的各個掃描點處的超聲波信號，并對各個掃描點處的超聲波信號進行如下分析處理：計算機(8)根據公式計算得到所述層狀金屬復合材料的基板(2)和復板(3)結合的界面反射的超聲波信號的起始時間點t_始，并根據公式t_終＝t_始+t_w計算得到所述層狀金屬復合材料的基板(2)和復板(3)結合的界面反射的超聲波信號的終止時間點t_終，再找出從起始時間點t_始到終止時間點t_終的時間段內幅值最大的超聲波信號的幅值，作為該掃描點處的超聲波信號的幅值；其中，d_復為復板(3)的厚度，v_復為超聲波在復板(3)中的傳播速度，t_w為超聲脈沖接收發生器(7)接收超聲脈沖信號的閘門寬度；

步驟五、超聲波成像：計算機(8)調用灰度圖成像模塊，根據各個掃描點處的超聲波信號的幅值，繪制出層狀金屬復合材料界面超聲波成像的灰度圖；

步驟四中所述t_w的取值為2μs～10μs。

2.按照權利要求1所述的一種層狀金屬復合材料界面超聲波成像檢測方法，其特征在于：所述水槽(1)縱向頂部兩側均設置有縱向齒條(13)，所述運動架(10)的兩側底部均連接有與所述縱向齒條(13)相嚙合的縱向齒輪(14)，所述第一電機(11)設置在運動架(10)的一側且該側的縱向齒輪(14)固定連接在第一電機(11)的輸出軸上；所述運動架(10)頂部側面設置有橫向齒條(15)，所述第二電機(12)的輸出軸上固定連接有與橫向齒條(15)嚙合的橫向齒輪(16)，所述水浸超聲探頭(4)與橫向齒輪(16)固定連接。