[實(shí)用新型]一種基于傳感器單元陣列的激光沖擊波復(fù)合材料結(jié)合力檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921211046.2
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN210863497U
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊軍偉;張百靈;周鑫;成星;王耀湘;高赟;賀一軒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空天能源動(dòng)力智能制造研究院有限公司
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N29/04
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本實(shí)用新型提供一種基于傳感器單元陣列的激光沖擊波復(fù)合材料結(jié)合力檢測裝置及方法，包括由導(dǎo)線連接的結(jié)合力檢測系統(tǒng)和信號采集系統(tǒng)，采取一個(gè)激勵(lì)源(激光器)多個(gè)接收源(傳感器陣列)，傳感器以激光源作為圓心進(jìn)行環(huán)形陣列，其陣列分布方向與復(fù)合材料鋪層方向相對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)激光器一次激勵(lì)，陣列傳感器同時(shí)接收多路沖擊波響應(yīng)信號，提取陣列傳感器單元接收信號中“層裂”特征信息，獲得激光沖擊區(qū)域“層裂”特征周向分布，通過定義損傷指數(shù)和平方誤差，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)合力指標(biāo)的重新定義。本實(shí)用新型有效地解決激光沖擊波復(fù)合材料結(jié)合力檢測問題，通過一次激勵(lì)、環(huán)向多點(diǎn)接收，通過多方向數(shù)據(jù)融合方法，實(shí)現(xiàn)結(jié)合力指標(biāo)更為全面、準(zhǔn)確的評價(jià)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)和材料性能測試領(lǐng)域，尤其涉及一種基于傳感器單元陣列的激光沖擊波復(fù)合材料結(jié)合力檢測裝置及方法，其適于薄膜或粘接性結(jié)構(gòu)的附著力測定、各種復(fù)合材料、涂層以及其它類型的界面結(jié)合力測定。

背景技術(shù)

復(fù)合材料已在航空航天等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，由于其特殊制造工藝及較為惡劣服役環(huán)境，易出現(xiàn)分層、夾雜、空洞缺陷，針對上述缺陷類型，現(xiàn)有超聲、工業(yè)CT、微波、熱紅外等傳統(tǒng)方法即可實(shí)現(xiàn)成熟、可靠檢測。然而對于“吻”結(jié)合、弱結(jié)合缺陷，采用上述傳統(tǒng)檢測方法無法有效識(shí)別，上述損傷在服役過程中發(fā)生擴(kuò)展，影響使用壽命，甚至結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，造成災(zāi)難。為了識(shí)別“吻”結(jié)合、弱結(jié)合缺陷，需對復(fù)合材料粘接層結(jié)合力進(jìn)行有效檢測和評價(jià)。

針對復(fù)合材料粘接層結(jié)合力檢測，理論上講，可通過拉伸法、彎曲法及斷裂力學(xué)法等進(jìn)行評估，但上述方法均具有破壞性，很難應(yīng)用于服役產(chǎn)品檢測。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于傳感器單元陣列的激光沖擊波復(fù)合材料結(jié)合力檢測裝置及方法，采取一個(gè)激勵(lì)源(激光器)多個(gè)接收源(傳感器陣列)，傳感器以激光源作為圓心進(jìn)行環(huán)形陣列，對復(fù)合材料結(jié)合力進(jìn)行精確檢測。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于傳感器單元陣列的激光沖擊波復(fù)合材料結(jié)合力檢測裝置，其特征在于：包括由導(dǎo)線連接的結(jié)合力檢測系統(tǒng)和信號采集系統(tǒng)，

其中，所述結(jié)合力檢測系統(tǒng)包括激光器、法蘭盤、柔性導(dǎo)光裝置、傳感器單元、光路保護(hù)固定裝置和傳感器激勵(lì)接收裝置，多個(gè)所述傳感器單元通過所述法蘭盤按陣列設(shè)置于待測復(fù)合材料的一側(cè)；所述激光器產(chǎn)生的激光沖擊波通過所述柔性導(dǎo)光裝置引導(dǎo)到待測復(fù)合材料檢測區(qū)域，所述光路保護(hù)固定裝置設(shè)置于所述柔性導(dǎo)光裝置端口的外周，通過所述光路保護(hù)固定裝置將柔性導(dǎo)光裝置固定于所述法蘭盤上，所述傳感器激勵(lì)接收裝置通過導(dǎo)線與所述傳感器單元連接；

所述信號采集系統(tǒng)包括通過導(dǎo)線連接的高速采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，且所述高速采集系統(tǒng)還通過導(dǎo)線與所述傳感器激勵(lì)接收裝置連接，所述計(jì)算機(jī)通過導(dǎo)線與所述激光器連接。

優(yōu)選的，還包括能量吸收層和貼合在所述能量吸收層上的能量約束層，所述能量吸收層貼合于待測復(fù)合材料上，貼合位置位于所述激光器的輻照光斑處；

其中，所述能量吸收層為黑膠帶或鋁箔，所述能量約束層為透明玻璃或水。

優(yōu)選的，所述傳感器單元陣列和所述激光器位于待測復(fù)合材料的同側(cè)，所述傳感器單元陣列以柔性導(dǎo)光裝置的端頭為圓心呈均勻環(huán)狀分布，且圓環(huán)的半徑可調(diào)。

優(yōu)選的，所述光路保護(hù)固定裝置設(shè)置于所述柔性導(dǎo)光裝置端口的外周。

優(yōu)選的，所述傳感器單元包括電磁超聲傳感器單元、壓電超聲傳感器單元或空氣耦合傳感器單元。

優(yōu)選的，所述傳感器單元與所述激光器的端頭距離≧10mm，所述傳感器單元陣列環(huán)形均勻分布方向包含復(fù)合材料的所有鋪層方向，且每個(gè)鋪層方向上有兩個(gè)所述傳感器單元對稱地分布在所述柔性導(dǎo)光裝置端頭兩側(cè)，即相鄰兩個(gè)所述傳感器單元的夾角為