[發明專利]手持式敲擊檢測儀及檢測方法

在審

• 申請號: 201811535714.7
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109580780A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 高鐵成;張微;武奇;馬旭鵬;李新新;畢武
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/36;G01N29/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種手持式敲擊檢測儀，包括敲擊錘、驅動模塊和微處理器控制單元，其特征在于，敲擊錘包括電磁線圈、鐵磁塊、金屬框、金屬滑桿和彈簧以及敲擊頭；敲擊頭包括壓電傳感器和錘頭。本發明還涉及一種檢測方法，步驟如下：先對一塊蜂窩復合材料標準試件進行采樣，采集無缺陷處的電壓波形；壓電傳感器輸出的信號經過運放隔離放大，差分信號變換成單端信號，獲得一段質量好的光滑信號；獲得光滑信號的波寬W0作為標準試件的脫粘程度；對待測試件進行檢測，得出待測試件的信號波寬W1,將W1與W0相比較，差值越大表示脫粘程度越厲害，越小表示質量越好。本發明具有檢測方便快捷，精度高的優點。

技術領域

本發明涉及一種采用手持式敲擊檢測儀。

背景技術

隨著航空技術和復合材料技術的不斷的發展與創新,蜂窩復合材料在航空事業領域上得到了越來越廣泛的應用。由于蜂窩復合材料內部結構自身的特點,在一些施工環境和非設計載荷以及異物撞擊等強度作用下容易出現分層和脫粘等缺陷。航天器件必須具有極高的精密度和安全性能，所以需要對航天器件進行無損檢測。

敲擊檢測是一種重要的無損檢測方法，對于蜂窩復合材料分層和脫粘的缺陷，傳統的敲擊檢測是飛機維修人員常常使用類似小錘的工具,用適當力度去敲擊蜂窩材料的待測表面。若蜂窩表面存在面板分層或脫粘損傷時,會改變其材料的固有物理特性(如材料本身的彈性系數),發出的“聲音”也會隨之變化。所以，維修人員依靠維修經驗、主觀判斷和人工敲擊的常識，通過材料發出聲音來識別表面結構的損傷，這種檢測的方法不僅容易造成誤判和漏判；再者，對于操作經驗不豐富的人員，使用工具敲擊，還會對材料帶來二次傷害；而且造成效率低、操作量大、維護時間長等等一系列的缺點。

傳統工藝的壓電陶瓷片疊裝而成的傳感器存在體積較大、靈敏度不高、裝配工藝復雜等問題。隨著技術的不斷發展,系統要求沖擊傳感器能夠具備小型化、高靈敏度、集成一體化等特點,因此研究新型小型化、高靈敏度沖擊傳感器就顯得很有必要。使用集成多層壓電陶瓷設計小型化、高靈敏度的壓化傳感器則展現出了優勢,所制得的傳感器體秋小、靈敏度高,另多點布局、多軸敏感設計可實現萬向性的要求。

從敲擊傳感器靈敏度角度分析，現有的一些檢測設備的敲擊傳感器都是采用單層壓電片的壓電陶瓷傳感器，或者是多層疊加壓電片的壓電傳感器都有著靈敏度不高的缺點，無法對微弱信號進行檢測，檢測分辨率低。

從傳感器的體積大小角度分析，傳統的壓電傳感器如想提高靈敏度就必然要增加壓電片，從而使體積變大，占據系統空間變大，裝配復雜，集成度低，無法實現多點布局，使系統觸發的可靠性降低。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是克服現有技術的不足，針對蜂窩復合材料的脫粘分層等缺陷，設計一種手持便攜式的敲擊檢測儀，并給出檢測方法。本發明的技術方案如下：

一種手持式敲擊檢測儀，包括敲擊錘、驅動模塊和微處理器控制單元，其特征在于，敲擊錘包括電磁線圈16、鐵磁塊18、金屬框、金屬滑桿20和彈簧23以及敲擊頭；敲擊頭包括壓電傳感器17和錘頭19；電磁線圈16固定在金屬框底端，彈簧23固定在金屬框頂端，鐵磁塊18上接彈簧，下接金屬滑桿，鐵磁塊能在金屬框內上下運動，金屬滑桿一端從固定于金屬框下端的電磁線圈中間通過，并與鐵磁塊固定連接，金屬滑桿另一端依次固定壓電傳感器及合成塑料錘頭。壓電傳感器17采用多層壓電晶片實現；微處理器產生的脈沖控制信號通過驅動模塊加載在電磁線圈上，控制電磁線圈的通斷來實現金屬滑桿的往復運動，從而帶動電磁塊和敲擊錘的動作；壓電傳感器的檢測信號被送入微處理器進行信號處理分析，以檢測其是否存在缺陷和脫粘情況。

本發明同時提供利用所述的檢測儀實現的檢測方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)首先對一塊蜂窩復合材料標準試件進行采樣，采集無缺陷處的電壓波形；

(2)壓電傳感器輸出的信號經過運放隔離放大，差分信號變換成單端信號；