[发明专利]用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声方法及探头装置

权利要求书

1.一种用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声探头装置，包括方形桶状壳体(1)、底板(2)、U型永久磁体(3)、盖板(4)、激光干涉仪头(5)和两个矩形激励线圈(8，9)，其特征在于：方形桶状壳体(1)两端开口，底面内部两侧带有两个用于承载底板(2)的凸台，方形桶状壳体(1)上端外沿均匀分布有4个用于连接盖板(4)的安装孔(7)，方形桶状壳体(1)正面设有一个信号输入端口(6)；U型永久磁体(3)上端设有可导入激光干涉仪头(5)产生的激光束的圆柱形孔(10)；盖板(4)下底面带有用于固定U型永久磁体(3)的凸台，盖板(4)上设有用于固定激光干涉仪头(5)带螺纹孔的固定装置(11)；两矩形激励线圈(8，9)位于底板(2)上表面中央，并保持有间距，两矩形激励线圈(8，9)与信号输入端口(6)相连，激光干涉仪头(5)固定在盖板(4)上。

2.根据权利要求1所述的用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声探头装置，其特征在于，方形桶状壳体(1)和盖板(4)由奥氏体不锈钢制成。

3.根据权利要求1所述的用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声探头装置，其特征在于，底板(2)由绝缘树脂材料制成。

4.根据权利要求1所述的用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声探头装置，其特征在于，U型永久磁体(3)为强磁性铷铁硼材料。

5.根据权利要求1所述的用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声探头装置，其特征在于，激励线圈(8，9)采用两个矩形线圈并排水平布置，激励线圈(8，9)与信号输入端口(6)相连时，要确保线圈(8)和线圈(9)中电流流向相反。

6.根据权利要求1所述的用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声探头装置，其特征在于，两个矩形激励线圈(8，9)的尺寸相同，长和宽分别约为8毫米和4毫米，矩形激励线圈(8，9)所用导线的截面宽度约为1毫米，两矩形激励线圈(8，9)之间的水平间距约为1毫米。

7.根据权利要求1所述的用于热障涂层无损检测的激光-电磁超声探头装置，其特征在于，激光干涉仪头(5)的发射口与U型永久磁体(3)上的圆柱形孔(10)正对，保证激光干涉仪头(5)发射的激光束能通过圆柱形孔(10)并落在两矩形激励线圈(8，9)之间的中线上。

8.一种使用权利要求1所述探头进行热障涂层无损检测的激光-电磁超声方法，其特征在于，具体实施过程包括：

1)将检测探头贴近热障涂层材料表面，通过在两个并排水平布置的矩形激励线圈(8，9)中施加高压脉冲电流，脉冲持续时间约为0.2微秒，电流峰值约为500安培，在空间中产生瞬态交变电磁场；

2)激励线圈(8，9)所产生的交变磁场在金属粘接层(13)和合金基底(14)内感应出涡流，并与永久磁体(3)所产生的静磁场相互作用产生交变的洛沦兹力，从而只陶瓷层下方的金属粘接层(13)和合金基底(14)内激发超声波；

3)当探头下方陶瓷层(12)和金属粘接层(13)界面完好时，在金属粘接层和合金基底内产生的超声波(15)的一部分会直接通过金属粘接层(13)和陶瓷层(12)之间的界面向上传播进入陶瓷层(12)，并在陶瓷层(12)表面产生相应的微小振动；当陶瓷层(12)和金属粘接层(13)之间存在界面裂纹或剥离时，金属粘接层(13)和合金基底(14)内向陶瓷层(12)传播的一部分超声波(17)会受到界面裂纹的阻碍，而无法进入陶瓷层(12)；

4)通过与一激光干涉仪相连的激光干涉仪头(5)来测量经过陶瓷层(12)和金属粘结层(13)界面进入陶瓷层(12)的透射超声波信号的幅值和延迟时间，并与在无裂纹涂层中获得的检测信号比较来检测陶瓷层(12)和金属粘结层(13)之间的界面裂纹或剥离。