[发明专利]双光束协同的激光冲击波结合力检测装置及方法

权利要求书

1.一种双光束协同的激光冲击波结合力检测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

S1：通过有限元软件进行待检测复合材料胶粘部件单束激光冲击波传播动态仿真，获得待检测复合材料胶粘部件内部单束激光冲击波的衰减规律和反射规律；

S2：依据两束激光冲击波拉应力波耦合位置与胶粘界面的关系，设计双光束协同冲击方式，胶粘界面位于＞1/2深度采用单面双束延时冲击，胶粘界面位于1/2深度采用双面双束正对冲击，胶粘界面位于＜1/2深度采用双面双束正对延时冲击；再根据耦合位置应力值与结合力标准的大小关系，进行激光能量、光斑大小的设计，调节初始冲击波压力幅值，使耦合位置应力值等于结合力标准；

S3：在复合材料胶粘部件上依次施加吸收保护层和约束层，根据步骤S2设定脉冲激光的能量、光斑大小，并根据步骤S2确定的冲击方式对待检测复合材料胶粘部件进行双光束协同冲击；

S4：利用超声波无损检测装置对待检测复合材料胶粘部件进行内部层裂缺陷检测，判断胶粘部件内是否有异常回波，若是，则粘接力不满足标准，若否，则粘接力满足标准；

所述单面双束延时冲击具体包括：通过光学镜片组件拉长光程，调节第二分束脉冲激光的延迟到达时间，实现第二分束激光相对第一分束激光的延时效果，通过调控第一分束激光冲击波的反射波与第二分束激光冲击波的卸载波的耦合位置，使所述耦合位置与待检测复合材料胶粘界面重合；

所述双面双束正对冲击具体包括：利用光学镜片对激光束进行分光，两分束激光同时达到复合材料部件双面，第一分束激光冲击波的反射波与第二分束激光冲击波的反射波的耦合位置正好位于复合材料中间深度处，即两块等厚复合材料板的胶粘处，即整个部件厚度1/2处；

所述双面双束正对延时冲击具体包括：利用光学镜片对激光束进行分光，同时通过光学镜片放置拉长光程，调节第二分束激光的延迟到达时间，通过控制延迟时间长短调控第一分束激光冲击波的反射波与第二分束激光冲击波的反射波的耦合，并使所述耦合位置与待检测复合材料胶粘界面重合。

2.一种双光束协同的激光冲击波结合力检测装置，其特征在于：所述检测装置适用于权利要求1所述检测方法，所述装置包括：激光器、全反射镜、分光镜和超声波无损检测装置，所述激光器用于发出单束激光束，所述分光镜用于将所述激光器发出的单束激光束分为第一分束激光和第二分束激光，所述全反射镜用于组成将所述第一分束激光和第二分束激光传送至待检测复合材料的光路，所述超声波无损检测装置用于对双束激光冲击区域进行内部层裂缺陷检测；

所述超声波无损检测装置包括探头、数据连线和主机，所述探头设置于待检测复合材料被激光冲击区域。

3.根据权利要求2所述双光束协同的激光冲击波结合力检测装置，其特征在于：所述装置的光路与双光束协同冲击的方式匹配，所述光路包括单面双束延时冲击光路、双面双束正对冲击光路和双面双束延时冲击光路；

所述单面双束延时冲击光路中的全反射镜包括全反射镜Ⅰ、全反射镜Ⅱ、全反射镜Ⅲ和全反射镜Ⅳ，所述全反射镜使射入全反射镜的激光束与经全反射镜反射的激光束垂直，全反射镜Ⅰ设置于激光器发出的激光束的光路上，全反射镜Ⅰ用于使射入全反射镜Ⅰ的激光束与经全反射镜Ⅰ反射的激光束垂直，全反射镜Ⅰ反射的激光光束射入分光镜，所述分光镜将射入的激光光束分为第一分束激光和第二分束激光，第一分束激光经全反射镜Ⅳ到达待检测复合材料表面，第二分束激光经全反射镜Ⅱ射入全反射镜Ⅲ，并由全反射镜Ⅲ将第二分束激光反射至待检测复合材料表面，

所述第一分束激光到达待检测复合材料表面和第二分束激光到达待检测复合材料表面为同一面，且第一分束激光先于第二分束激光到达待检测复合材料表面。

4.根据权利要求3所述双光束协同的激光冲击波结合力检测装置，其特征在于：所述双面双束正对冲击光路的全反射镜包括全反射镜Ⅴ、全反射镜Ⅵ、全反射镜Ⅶ和全反射镜Ⅷ，分光镜设置于激光器发出的激光束的光路上，分光镜用于将激光束分为第一分束激光和第二分束激光，第一分束激光经全反射镜Ⅴ射入全反射镜Ⅵ，并由全反射镜Ⅵ反射至待检测复合材料的第一表面，第二分束激光经全反射镜Ⅶ射入全反射镜Ⅷ，并由全反射镜Ⅷ反射至待检测复合材料第二表面；

所述第一表面和第二表面分别为待检测复合材相对的两个面，且第一分束激光与第二分束激光同时到达待检测复合材料表面。

5.根据权利要求4所述双光束协同的激光冲击波结合力检测装置，其特征在于：所述双面双束延时冲击光路中第一分束激光先于第二分束激光到达待检测复合材料表面。