[发明专利]一种基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测装置，其特征在于：包括由导线连接的结合力检测系统和信号采集系统，

其中，所述结合力检测系统包括激光器、法兰盘、柔性导光装置、传感器单元、光路保护固定装置和传感器激励接收装置，多个所述传感器单元通过所述法兰盘按阵列设置于待测复合材料的一侧；所述激光器产生的激光冲击波通过所述柔性导光装置引导到待测复合材料检测区域，所述光路保护固定装置设置于所述柔性导光装置端口的外周，通过所述光路保护固定装置将柔性导光装置固定于所述法兰盘上，所述传感器激励接收装置通过导线与所述传感器单元连接；

所述信号采集系统包括通过导线连接的高速采集系统和计算机，且所述高速采集系统还通过导线与所述传感器激励接收装置连接，所述计算机通过导线与所述激光器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测装置，其特征在于：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待测复合材料上，贴合位置位于所述激光器的辐照光斑处；

其中，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。

3.根据权利要求1所述的一种基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测装置，其特征在于：所述传感器单元阵列和所述激光器位于待测复合材料的同侧，所述传感器单元阵列以柔性导光装置的端头为圆心呈均匀环状分布，且圆环的半径可调。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测装置，其特征在于：所述传感器单元包括电磁超声传感器单元、压电超声传感器单元或空气耦合传感器单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测装置，其特征在于：所述传感器单元与所述激光器的端头距离≧10mm，所述传感器单元阵列环形均匀分布方向包含复合材料的所有铺层方向，且每个铺层方向上有两个所述传感器单元对称地分布在所述柔性导光装置端头两侧，即相邻两个所述传感器单元的夹角为

所述n为传感器单元数量，其为铺层方向数量的倍数，n取正整数；N为复合材料铺层方向数量。

6.一种基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任意一项所述基于传感器单元阵列的激光冲击波复合材料结合力检测装置实现，具体步骤如下：

S1：调整激光器参数，使得激光冲击波产生的拉应力δ不大于复合材料粘接层结合力指标σ_N一半，即

S2：控制激光器在复合材料中首次激发冲击波，传感器单元阵列所有单元同时通过高速采集系统记录由激光冲击区域向四周辐射的冲击波信号，并传输给计算机；

S3：利用计算机提取传感器单元阵列中各单元接收信号中相关信号特征定义传感器单元i对应方向上损伤指数DI_i，绘制第一次激光冲击时，损伤指数周向分布曲线DI¹，其中i＝1,2,...n，i为传感器单元编号；

S4：针对待测复合材料，对其合格标准件进行大量检测，获得正常状态下损伤指数分布曲线包络作为基准，第一次激光冲击时获得的损伤指数周向分布曲线DI¹，观察DI¹是否在损伤指数正常包络范围内，即可判断待测复合材料结合力指标是否满足要求；

S5：如无法获得合格标准件正常状态下损伤指数分布曲线包络，需重新调整激光器参数，使得激光冲击波产生的拉应力δ等于复合材料粘接层结合力指标σ，即δ＝σ_n；按步骤S2，获得第二次激光冲击时，损伤指数周向分布曲线DI²；

S6：将待测复合材料损伤指数DI¹分布曲线与DI²分布曲线进行对比，判断待测材料粘接层结合力指标是否满足要求。