[实用新型]一种结合激光冲击波和兰姆波的复合材料结合力在线快速检测装置

说明书

本实用新型提供一种结合激光冲击波和兰姆波的复合材料结合力在线快速检测装置，包括激励超声传感器、接收超声传感器、激光器、导光装置、传感器激励接收装置、计算机，其中，所述激励超声传感器和接收超声传感器通过导线分别与传感器激励接收装置连接，所述导光装置与激光器连接，所述激励超声传感器和接收超声传感器对称地设置在所述激光器的两边，且三者位于复合材料板的同一侧；在声波选择上，采用“层裂”敏感性更高的兰姆波对“层裂”进行扫查；在信号获取上，采用主动激励方式，极大提高检测信号纯净度，提取更多“层裂”特征信息。本实用新型有效地解决激光冲击波复合材料结合力检测过程信号干扰大、缺陷难识别问题。

技术领域

本实用新型属于激光应用和复合材料无损检测等技术领域，尤其涉及一种结合激光冲击波和兰姆波的复合材料结合力在线快速检测装置，其适于薄膜或粘接性结构的附着力测定、各种复合材料、涂层以及其它类型的界面结合力测定。

背景技术

复合材料粘接处是复合材料结构的关键部位，也是结构强度的薄弱部位，结合力不足大大降低材料强度，严重时会造成灾难性后果，因此复合材料结合力检测至关重要。

激光冲击波是基于激光诱导高压、高能等离子体在材料表面形成爆裂产生的超声波，主要以纵波形式在材料界面反射和耦合，可在复合材料粘接面形成较大拉应力，若该应力值超过材料的结合力指标，材料内部就会发生局部“层裂”现象。

为了捕捉“层裂”现象，江苏大学周明等人在专利CN1215320C“界面结合强度激光冲击定量测定方法及装置”中，利用速度干涉仪对材料背面粒子速度进行监测，并以此判断“层裂”是否发生。该方法测试难度大、精度要求高、检测过程时间长，无法实现复合材料结构的在线快速检测；空军工程大学聂祥樊等人在专利CN201710874872“一种基于激光冲击波的复合材料粘接力在线快速检测方法”和CN201810997996“一种基于电磁超声技术的激光冲击波结合力检测方法”利用压电传感器或电磁超声传感器接收界面反射回波信号，并以此判断“层裂”是否发生，该方法对于激光器性能参数要求非常高，且复合材料表面导电片或铁磁片粘接一致性对于检测结果影响较大。

一方面，上述两者方式均利用激光器在待测材料中产生纵波而进行检测，声波传播方向为厚度方向，只有一种振动模态，对于“层裂”特征表征能力有限；而兰姆波传播范围更广，模态具有多样性，对于“层裂”特征更为敏感。另一方面，上述方式均被动接收激光冲击时材料散射出信号，很大程度会引入激光冲击过程中产生噪声等干扰信息，使得“层裂”特征信息提取难度增大。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种结合激光冲击波和兰姆波的复合材料结合力在线快速检测装置，采取激光冲击波和兰姆波相结合的检测方式；在超声波选择上，采用“层裂”敏感性更高的兰姆波(导波)代替纵波(体波)，对“层裂”进行扫查；在信号获取上，采用主动激励和接收代替以往结合力检测方法被动接收方式，极大提高检测信号纯净度，提取更多“层裂”特征信息，达到对复合材料结合力精确检测的目的。

本实用新型的技术方案如下：

一种结合激光冲击波和兰姆波的复合材料结合力在线快速检测装置，包括激励超声传感器、接收超声传感器、激光器、导光装置、传感器激励接收装置和计算机，

其中，所述激励超声传感器和接收超声传感器通过导线分别与传感器激励接收装置连接，所述导光装置与激光器相连接，所述激励超声传感器和接收超声传感器对称地设置在所述激光器的两边，且三者位于复合材料板的同一侧；

所述计算机与所述激光器和传感器激励接收装置相连接。

优选的，还包括能量吸收层和贴合在所述能量吸收层上的能量约束层，所述能量吸收层贴合于复合材料板上，贴合位置位于所述激光器的辐照光斑处。

优选的，所述能量吸收层为黑胶带或铝箔，所述能量约束层为透明玻璃或水。