[发明专利]基本为球形的多层结构的非破坏性和无接触的表征方法及相关装置

权利要求书

1.一种用于表征多层结构(1)的非破坏性和无接触方法，所述多层结构基本上为球形几何形状，包括由分界面分开的至少两层(2、3、4、5、6)，所述方法包括以下步骤：

利用激光(11)，在热弹性条件下局部地加热所述结构(1)，使得所述结构(1)以非破坏性的方式被设成振动；

测量所述结构(1)的振动模式的共振频率(F_exp)；

由所述结构(1)的所述共振频率(F_exp)推断与所述结构(1)的完整性、或几何形状或机械特性有关的至少一个特征。

2.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，所述共振频率(F_exp)的测量用光学测量装置(9)执行。

3.根据权利要求2所述的表征方法，其特征在于，所述光学测量装置(9)包括干涉测量装置(17)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的表征方法，其特征在于，所述结构(1)内存在或不存在裂缝由所述共振频率(F_exp)推断，共振频率(F_exp)存在于至少一个预定频带(BI1至BI5)内表示所述结构(1)中存在裂缝，共振频率不存在于所述预定频带或每个预定频带中表示所述结构(1)中不存在裂缝。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的表征方法，其特征在于，所述层(2、3、4、5、6)中至少一个的至少一个寻求的几何特征或机械特征由所述结构(1)的所述共振频率(F_exp)推断，所述至少一个寻求的几何特征或机械特征从密度、厚度、杨氏模量和泊松系数中选择。

6.根据权利要求5所述的表征方法，其特征在于，所述寻求的几何特征或机械特征通过以下反演法推断：

a/由用于所述层或各层(2、3、4、5、6)的所述几何特征和机械特征的理论值或测量值的相应的组计算理论共振频率(F_calc)，所述理论值或测量值包括所述寻求的几何特征或机械特征的或各寻求的几何特征或机械特征的第一值，所述理论值或测量值的组对于所述层或各层(2、3、4、5、6)包括密度、厚度、杨氏模量和泊松系数；

b/计算所述理论共振频率(F_calc)与所述测量的共振频率(F_exp)之间的偏差；

c/通过迭代步骤a/、b/、和c/，直到在步骤b/计算的偏差小于预定极限(L)，并从理论值或测量值的相应的组选择用于所述寻求特征的或各寻求特征的新值。

7.根据权利要求6所述的表征方法，其特征在于，利用所述结构(1)的解析振动模型在步骤a/计算所述理论共振频率(F_calc)。

8.根据权利要求6或7所述的表征方法，其特征在于，通过由测量的共振频率(F_exp)反演所述结构(1)的线性振动模型计算用于所述寻求特征的理论初始值，初始化所述反演法。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的表征方法，其特征在于，在步骤c/中，利用所述结构(1)的线性振动模型，由在步骤a/中考虑的所述寻求的几何特征或机械特征的或各寻求的几何特征或机械特征的所述第一值以及由在步骤b/中计算的所述理论共振频率(F_calc)与所述测量的共振频率(F_exp)之间的偏差，计算所述寻求特征的或各寻求特征的所述新值。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的表征方法，其特征在于，所述结构(1)是一种核燃料颗粒，该核燃料颗粒包括芯部(2)和围绕所述芯部(2)的至少两层(3、4、5、6)。

11.根据权利要求10所述的表征方法，其特征在于，所述核燃料颗粒(1)从内部至外部包括裂变材料芯部(2)、多孔高温碳层(3)、第一致密高温碳层(4)、陶瓷层(5)和第二致密高温碳层(6)，所述寻求的几何特征或机械特征包括选自所述多孔高温碳层(3)的杨氏模量、所述第一致密高温碳层(4)的杨氏模量、所述陶瓷层(5)的杨氏模量和所述多孔高温碳层(3)的密度的至少两个特征。