[發(fā)明專(zhuān)利]針對(duì)復(fù)合材料筒體結(jié)構(gòu)的激光超聲可視化檢測(cè)設(shè)備及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911137748.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110824009A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng);夏瑞聰;胡雨濃;劉秋寒;周洪斌;胡秋平;劉嘉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/04
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/04;G01N29/265
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

提供一種針對(duì)復(fù)合材料筒體結(jié)構(gòu)的激光超聲可視化檢測(cè)設(shè)備，由機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和激光超聲可視化檢測(cè)平臺(tái)兩部分組成；機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平板推車(chē)(1)、C型環(huán)支架(2)、步進(jìn)電機(jī)(5)；激光超聲可視化檢測(cè)平臺(tái)包括電氣柜(3)、運(yùn)動(dòng)控制卡(4)、激光掃描單元(6)、信號(hào)處理單元(7)、超聲波信號(hào)傳感器(8)、計(jì)算機(jī)(9)和顯示器(10)；被檢測(cè)的復(fù)合材料筒體結(jié)構(gòu)(11)置于C型環(huán)支架(2)的大致中央位置，筒壁面對(duì)C型環(huán)支架(2)，便于檢測(cè)。檢測(cè)不需要液體耦合劑，消除了傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)中由于液體耦合介質(zhì)的使用帶來(lái)的對(duì)超聲波信號(hào)的影響，對(duì)結(jié)構(gòu)表面、環(huán)境產(chǎn)生的污染和破壞以及操作上的不便；對(duì)于不同大小的筒體結(jié)構(gòu)可以采用不同的激光掃描速度，從而保證檢測(cè)效率，大大縮短檢測(cè)時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)筒體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的激光超聲可視化檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模量高、耐疲勞性能好、破損安全性高、耐腐蝕及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在石油、化工、汽車(chē)、航空航天及軍工方面都得到廣泛應(yīng)用，但復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，受外界條件和自身材料因素的影響，會(huì)出現(xiàn)分層、夾雜、沖擊損傷等缺陷。

運(yùn)用于航空領(lǐng)域的大型復(fù)合材料筒體結(jié)構(gòu)，由于其體積巨大、重量較重，難以對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)，且結(jié)構(gòu)表面為曲面，利用傳統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備難以對(duì)其實(shí)現(xiàn)高效的檢測(cè)。在無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，如機(jī)械臂式檢測(cè)設(shè)備，對(duì)大型的復(fù)合材料筒體結(jié)構(gòu)進(jìn)行缺陷檢測(cè)存在著檢測(cè)盲區(qū)、檢測(cè)效果不理想、檢測(cè)效率低以及檢測(cè)結(jié)果識(shí)別率差等問(wèn)題。

激光超聲可視化檢測(cè)技術(shù)就是將激光超聲檢測(cè)技術(shù)與可視化技術(shù)結(jié)合，采用激光掃描被測(cè)材料表面激勵(lì)超聲波信號(hào)，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行可視化處理來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲波傳播過(guò)程可視化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可視化檢測(cè)。激光超聲技術(shù)就是利用高能激光脈沖，瞬時(shí)作用在被檢測(cè)材料表面，通過(guò)材料的熱彈效應(yīng)，引起材料作用部位的熱膨脹，同時(shí)產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而在材料表面和內(nèi)部產(chǎn)生超聲波，基于波場(chǎng)互易原理，在被檢測(cè)材料表面放置超聲波信號(hào)傳感器以接收在材料表面及內(nèi)部傳播的超聲波信號(hào)，由于超聲波在材料結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域的傳播與其在材料結(jié)構(gòu)連續(xù)區(qū)域的傳播具有很大的不同，經(jīng)過(guò)不連續(xù)區(qū)域時(shí)超聲波會(huì)發(fā)生反射、散射以及衍射等，所以可以通過(guò)分辨超聲波信號(hào)傳感器所接收到的傳播信號(hào)的差別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料內(nèi)部缺陷的檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備存在的檢測(cè)盲區(qū)、檢測(cè)效果不理想、檢測(cè)效率低以及檢測(cè)結(jié)果識(shí)別率差等問(wèn)題，本發(fā)明提出一種針對(duì)復(fù)合材料筒體結(jié)構(gòu)的激光超聲可視化檢測(cè)設(shè)備，由機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和激光超聲可視化檢測(cè)平臺(tái)兩部分組成；其特征在于，機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平板推車(chē)1、C型環(huán)支架2、步進(jìn)電機(jī)5；激光超聲可視化檢測(cè)平臺(tái)包括電氣柜3、運(yùn)動(dòng)控制卡4、激光掃描單元6、信號(hào)處理單元7、超聲波信號(hào)傳感器8、計(jì)算機(jī)9和顯示器10；被檢測(cè)的復(fù)合材料筒體結(jié)構(gòu)11置于C型環(huán)支架2的大致中央位置，筒壁面對(duì)C型環(huán)支架2，便于檢測(cè)；其中

平板推車(chē)1上裝有電氣柜3，電氣柜3內(nèi)部放置有運(yùn)動(dòng)控制卡4、信號(hào)處理單元7和計(jì)算機(jī)9，且電氣柜3能夠給運(yùn)動(dòng)控制卡4、信號(hào)處理單元7和計(jì)算機(jī)9供電；