[发明专利]一种参数可控的超声脉冲激励装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声红外热波技术领域的一种超声脉冲激励装置，并特别涉及一种参数可控的超声脉冲激励装置。

背景技术

超声红外热波技术是一种综合超声和红外热像检测两种手段优势的无损检测技术，其基本原理是通过主动式受控超声脉冲振动来激发被测对象的温度场分布，然后利用热成像技术检测被测对象表面或内部缺陷的无损检测技术，该技术对疲劳裂纹、复合材料脱粘等接触界面类型缺陷效果显著。超声红外热波检测系统主要由红外热像仪、控制采集终端、超声脉冲激励装置和其他辅助设备构成。超声脉冲激励装置通常包含超声电源和超声枪两部分，超声电源将AC 220V 50Hz的低频交流电调制为16KHz～22KHz的高频交流电，超声枪将高频交流电转换为高频机械振动。

在对被测对象施加超声脉冲振动过程中，激励频率、激励时间、激励强度、激励位置、变幅杆与被测对象之间的预紧力都会对超声红外热波检测效果有很大影响。另外，为确保检测精度，必须解决热像仪和超声脉冲激励装置之间的通信，以实现热图像采集与外部激励的同步。目前，国内外还没有集合上述功能于一体的超声脉冲激励装置。本发明将涉及一种能够调节激励参数和实现系统通信的功能完善、结构紧凑的超声脉冲激励装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种参数可控的超声脉冲激励装置，本发明涉及参数可控，具体包括激励频率、激励时间、激励强度、激励位置、变幅杆与试件之间预紧力、热像图采集时间等参数的控制和调节。

为实现上述目的，考虑采用一个由超声电源、超声枪、超声枪底座和多自由度夹具组成的超声脉冲激励装置，参考图1。超声电源主要部分实际是AC-DC-AC功能变换器，它将AC 220V 50Hz的交流电作为输入，经降压、整流滤波、功率放大转换为特定频率、时间和功率的高频交流电输出。超声枪的核心部件是压电陶瓷换能器，超声电源将高频交流电输出至压电陶瓷换能器，因压电陶瓷逆压电效应产生机械振动，并经两级超声变幅杆放大使末级输出端产生预期的振动幅度，形成高频机械振动源，用于激励固体振动，超声枪后手把前端安装压力传感器，能够将超声变幅杆和被激试件之间的接触预紧力动态传递给超声电源的预紧力控制模块。超声枪底座主要用于支撑并调节超声枪轴向位置，预紧力控制模块根据预设压力值和超声枪压力传感器反馈值驱动超声枪底座的伺服电动机，然后通过丝杠的旋转带动弹簧盒作用于超声枪后手把，调节预紧力至设定值。多自由度夹具主要用于夹持并调节被激试件的位置，被激试件的位置调节由旋转机构、移动机构和俯仰机构共同实现，夹具整体实现简单、结构紧凑、操作方便。

本发明的参数可控的超声脉冲激励装置，主要包括以下部分：

超声电源，主要包括电源开关、频率控制模块、功率控制模块、时间控制模块、预紧力控制模块、电能输出接口、USB接口、电源输入和总开关，其内部主要由电源变压器、整流滤波器和功率放大器组成，主要用于将AC 220V 50Hz的交流电转换为特定频率的交流电输出；

超声枪，包括变幅杆、外壳、压电陶瓷换能器、压力传感器、前手柄、后手把、电能输入接口和触发开关，主要用于将高频交流电转化为特定振幅的机械振动；

超声枪底座，包括导轨、超声枪夹具、弹簧盒、丝杠和伺服电动机，主要用于支撑并调节超声枪轴向位置；

多自由度夹具，包括底盘、旋转机构、移动机构、俯仰机构和夹持机构，主要用于固定被激励试件；

其中，预紧力控制由超声电源的预紧力控制模块、超声枪的压力传感器、超声枪底座的伺服电动机三个部件共同完成。

附图说明

图1超声脉冲激励装置简图；

图2.1超声电源前端示意图；

图2.2超声电源后端示意图；

图3超声电源原理图；

图4超声枪剖视图；

图5超声枪底座三维视图；

图6多自由度夹具三维视图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的参数控制和调节过程进行说明。