[发明专利]材料破损检测方法及装置

说明书

本发明提供了一种材料破损检测方法及装置，方法包括在材料基体上制备导电层，其中，当材料基体表面产生破裂时，导电层产生相同程度的破裂；在至少两个不同方向对导电层通入电流，测量导电层各方向电阻值的变化量；根据各方向电阻值的变化量，计算材料基体表面的破裂尺寸。该方法及装置实现了对材料结构体表面断裂破损情况的高效、高精度检测，同时适用于多种被检测材料基体和结构复杂、大面积的材料基体表面。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种材料破损检测方法及装置。

背景技术

为了保证材料作为主要部件正常应用于各种场合，以及对材料部件或结构自身完整性的要求，尤其是航空航天应用场景下，材料结构件的完整性直接影响了飞行器的安全性和可靠性，需要对材料的结构完整性进行监测。

目前对材料结构完整性的检测方式有光纤检测、应变片检测等方式。光纤检测方式需要将光纤埋入材料内部，而埋入光纤会在材料中造成应力集中区，影响基体的完整性和连续性，造成材料力学性能的下降。贴应变片的方式可以测量局部位置点的应变/应力情况，但受限于应变片的体积和引线方式，无法覆盖材料的整个表面；当破裂发生后，如果应变片贴在该位置处，应变片会随之破损失效。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对于现有的技术问题，本发明提供一种材料破损检测方法及装置，用于至少部分解决以上技术问题。

(二)技术方案

本发明提供一种材料破损检测方法，包括：在材料基体上制备导电层，其中，当材料基体表面产生破裂时，导电层产生相同程度的破裂；在至少两个不同方向对导电层通入电流，测量导电层各方向电阻值的变化量；根据各方向电阻值的变化量，计算材料基体表面的破裂尺寸。

可选地，在材料基体上制备一层导电层，根据各方向电阻值的变化量，计算材料基体表面破裂尺寸，包括：根据公式：

计算材料基体表面破裂尺寸，其中，ΔR₁为导电层第一方向上的电阻变化量，ΔR₂为导电层第二方向上的电阻变化量，ρ为导电层的电阻率，h为导电层的厚度，L为导电层在第一方向上的长度，w为导电层在第二方向上的长度，L₂为材料基体表面在第一方向上的破裂长度，w₂为材料基体表面在第二方向上的破裂长度。

可选地，在材料基体上制备含有至少两层导电层的复合膜层，导电层与导电层之间绝缘，根据各方向电阻值的变化量，计算材料基体表面破裂的尺寸，包括：从至少两层导电层中任选两层导电层计算破裂尺寸，计算公式为：

其中，ΔR₃₁为第一导电层第一方向上的电阻的变化量，ΔR₄₂为第二导电层第二方向上的电阻的变化量，ρ_a为第一导电层的电阻率，ρ_b为第二导电层的电阻率，h_a为第一导电层的厚度，h_b为第二导电层的厚度，w₁₂为第一导电层第二方向上的长度，L₂₁为第二导电层第一方向上的长度，L₂为材料基体表面在第一方向上的破裂长度，w₂为材料基体表面在第二方向上的破裂长度。

可选地，用溶胶凝胶、表面喷涂、表面镀膜和表面化学反应中的一种或几种方式组合制备复合膜层。

可选地，在至少两个不同方向对导电层通入电流，测量各方向电阻值的变化量包括：在导电层第一方向上通入电流，测量导电层第一方向上的电阻变化量，测量完成后，在导电层第二方向上通入电流，测量导电层第二方向上的电阻变化量。