[发明专利]一种用于测量三层复合板中间层厚度的方法及设备

说明书

本公开涉及一种用于测量三层复合板中间层厚度的方法及设备，利用在界面间传播的界面波，在三层复合板的中间层激励产生和接收导波信号，利用接收到的信号，测得到界面波波速，通过多次改变激励信号的频率，得到界面波在复合板传播的频散曲线，找到群速度稳定转折频率；利用界面波群速度与相速度稳定转折频率一致、相速度稳定转折频率和三层复合板中间层厚度的乘积(即频厚积)为一定值，且相速度稳定转折频率又与中间层厚度有关这一原理，在已知稳定转折频率的情况下，用频厚积与稳定转折频率做商，得到三层复合板中间层的准确厚度。该测量方法简单易行，测量精度高，测量结果可靠，适用于三层复合板中间层厚度的精确测量。

技术领域

本公开属机械结构长度精密测量领域，具体涉及一种用于测量三层复合板中间层厚度的方法及设备。

背景技术

随着科学技术的进步，各种拥有优异性能的复合、智能材料不断出现并应用于现代工程结构中。传统材料因其自身局限性，在力学性能、材料特性、稳定性、耐环境性能等方面均表现出一定的劣势，难以满足现代工程应用对材料的高性能要求。未来的材料必然由传统的天然、单一转向新型的人造、复合。

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成的具有新性能的材料。层状金属复合材料是利用复合技术使两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的金属在界面上牢固结合而形成的一种新型复合材料。它可以充分发挥各层金属的性能优点，克服单一材料的缺陷，具有任何一个组元材料无法具备的综合性能，有效扩大工程应用范围。金属基复合材料(MMC)因其特有的高强度、高硬度、耐磨及耐高温等优良性能，引起国内外材料科学者的普遍关注，现已发展成为先进复合材料的一个重要分支。先进金属复合材料的研究深度和应用广度，已成为衡量一个国家科技发展水平的标志。

而当前层状金属复合材料在加工使用的过程中，还存在一个很重要的问题，即难以对复合材料各层厚度直接进行精确测量。目前对其各层厚度的确定主要靠加工工艺来保证，难以进行直接测量，有精度差、容易因加工过程中的缺陷导致厚度发生改变而难以发现的缺点，给层状金属复合材料的性能保证带来很大隐患。

发明内容

针对上述部分问题，本公开一方面利用超声导波这一新工具，提出了一种对多层复合材料中间层厚度进行精确测量的方法及设备。所述方法和设备利用超声导波中的界面波稳定转折频率与中间层板厚的乘积为一定值这一原理实现，其计算精度高、检测操作方便、成本低、简单可靠，提高了铝钢钛复合板中间层厚度测量效率与准确性，有重大的工程意义。

一方面，本公开提供了一种用于测量三层复合板中间层厚度的方法，所述方法包括下述步骤：

S100、获取被测三层复合板的频厚积；

S200、获取被测三层复合板的界面波频散曲线；

S300、找到所述界面波频散曲线上信号由频散转为不频散时所对应的频率，将该频率作为界面波群速度稳定转折频率；

S400、根据下述公式求得被测三层复合板中间层厚度：

其中，所述频厚积通过下述步骤获取：

S101、通过对与被测三层复合板具有相同材料的三层复合板进行仿真，得到相速度频散曲线；

S102、从所述相速度频散曲线上找到相速度稳定转折频率，求得所述被测三层复合板的频厚积；

所述界面波频散曲线通过下述步骤获取：

S201、在被测三层复合板的中间层界面两端分别粘贴表面波传感器；

S202、利用表面波传感器在界面间传播的界面波，在被测三层复合板的中间层激励产生和接收导波信号；

S203、利用接收到的导波信号，获得界面波波速；