[发明专利]基于激光诱导击穿光谱技术的材料平面度表征方法及系统

说明书

本发明涉及材料平面度检测技术领域，尤其涉及一种基于激光诱导击穿光谱技术的材料平面度表征方法及系统。所述方法包括：S1、标准测试：对定标样本进行激光辐照采样操作，逐步定量调整距离，得到不同距离下的检测数据；S2、定标曲线确定：选取比对特征参数，提取数据值，制得定标曲线；S3、平面度测试：对待检测材料进行激光辐照采样操作，将各个测试区域的比对特征参数与定标曲线进行比对，定量出待检测材料局部平面度信息。本发明能在无接触的情况下定量出待检测材料局部平面度的信息，测试效率高，对操作人员的技术水平要求低，且局限性小，具备对材料平面度进行原位、快速的定量表征功能。

技术领域

本发明涉及材料平面度检测技术领域，尤其涉及一种基于激光诱导击穿光谱技术的材料平面度表征方法及系统。

背景技术

材料的平面度是指材料局部表面具有的凹凸高度相对理想平面的偏差，即我们通常所说的材料局部表面平面度。在精准部件装配和精密机械加工等相关领域，材料平面度的表征具有广泛的应用背景，例如，在部件装配领域，平面度直接影响整机的工作性能；在机械加工领域，平面度是评价加工工艺的关键质量指标。

当前，平面度的定量表征手段多属于接触式测量方案，如塞尺测量法、液平面法、水平仪测量法和打表测量法。这些方法在进行正式测量前，通常先将待测材料放置于专用样品平台上，再通过细致分析待测材料的构型来确定理想表面和测量区域的分布方案。此类表征手段普遍存在效率低、对操作人员的技术水平要求高、对材料表面可选择的测量区域受限等缺点，不具备对材料平面度进行原位、快速的定量表征功能。

发明内容

本发明为解决当前平面度的定量表征手段多属于接触式测量方案，存在对操作人员的技术水平要求高、对材料表面可选择的测量区域受限的技术问题，提供一种基于激光诱导击穿光谱技术的材料平面度表征方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于激光诱导击穿光谱技术的材料平面度表征方法，其特征在于，用于定量表征待检测材料的平面度，所述方法包括：

S1、标准测试：准备与待检测材料材质相同、端面平滑的定标样本，通过激光诱导击穿光谱技术对定标样本进行激光辐照采样操作，逐步定量调整定标样本与激光辐照设备之间的距离，得到定标样本在与激光辐照设备不同距离下的检测数据；

S2、定标曲线确定：选取数据值与定标样本、激光辐照设备之间距离呈一一对应关系的光谱特征参数作为比对特征参数，提取不同距离下的检测数据中的比对特征参数数据值，以定标样本、激光辐照设备之间距离和光谱特征参数数据值作为横纵坐标，制得定标曲线；

S3、平面度测试：以标准测试中的测试参数对待检测材料的各个测试区域进行激光辐照采样操作，将各个测试区域的比对特征参数与定标曲线进行比对，定量出待检测材料局部平面度信息。

进一步的，所述激光辐照设备采用垂直入射的方式对定标样本、待检测材料进行聚焦脉冲激光束辐照检测。

进一步的，所述激光辐照设备产生的激光束的焦平面设置在偏离标样本、待检测材料的后方。

进一步的，在步骤S1中，所述通过激光诱导击穿光谱技术对定标样本进行激光辐照采样操作，逐步定量调整定标样本与激光辐照设备之间的距离，得到定标样本在与激光辐照设备不同距离下的检测数据包括：

将定标样品放置在可精密连续调节的三维移动平台；

激光辐照设备提供的脉冲激光束经过聚焦透镜后，辐照到定标样品的上端面，通过激光烧蚀产生等离子体，采集单激光脉冲引起的LIBS光谱，得到检测数据；

以设定的步长移动样品平台，使定标样品上端面到焦平面的距离相对于事先设定的初始距离逐步递增，分别采集得到不同距离下的检测数据。