本發(fā)明涉及復(fù)合材料碳纖維、玻璃鋼、蜂窩夾芯復(fù)材零件的探傷掃描領(lǐng)域，利用常規(guī)超聲掃描和相控陣超聲掃描相結(jié)合的方式對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行探傷掃描，通過人機(jī)交互界面顯示復(fù)合材料是否有損傷。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料是指經(jīng)過選擇的、含一定數(shù)量比的兩種或兩種以上的組分，通過人工復(fù)合，組成多相、且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的固體材料?；趶?fù)合材料的探傷檢驗(yàn)有渦流檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)和超聲檢測(cè)五種常見的檢測(cè)方式。超聲探傷檢測(cè)技術(shù)以其檢測(cè)速度快、穿透力強(qiáng)、檢驗(yàn)靈敏度高等優(yōu)勢(shì)是其中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一種方法。常規(guī)的超聲檢測(cè)是通過常規(guī)的超聲探頭對(duì)復(fù)合材料的部位進(jìn)行聲束掃描，包括機(jī)械掃描和電子掃描，獲取一維的圖像顯示，該掃描方式比較單一，相對(duì)于比較復(fù)雜的復(fù)合材料，不能精確直觀地體現(xiàn)出其損傷情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于多種超聲技術(shù)的復(fù)合材料探傷儀，將常規(guī)超聲掃描和相控陣掃描技術(shù)完美融合，應(yīng)用于復(fù)合材料的探傷掃描檢測(cè)中，能清楚直觀地體現(xiàn)所檢測(cè)部位的損傷情況。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的同類產(chǎn)品存在的掃描單一，檢測(cè)速度慢、顯示不清晰，不能準(zhǔn)確確定探傷狀況的問題。

基于多種超聲技術(shù)的復(fù)合材料探傷儀，其特征主要包括常規(guī)超聲探頭(1)、相控陣超聲探頭(2)和探傷主機(jī)設(shè)備(3)。常規(guī)超聲探頭(1)由常規(guī)超聲掃描接口(4)、壓電晶片(5)、常規(guī)超聲線纜(6)和常規(guī)超聲與主機(jī)連接接口(7)構(gòu)成；相控陣超聲探頭(2)由相控陣超聲掃描接口(8)、壓電晶片陣列(9)、相控陣超聲線纜(10)和相控陣超聲與主機(jī)連接接口(11)構(gòu)成；探傷主機(jī)設(shè)備(3)由電子系統(tǒng)控制模塊(12)、信號(hào)采集處理模塊(13)、主控制器(14)和人機(jī)交互模塊(15)構(gòu)成。常規(guī)超聲探頭(1)通過常規(guī)超聲掃描接口(4)與被測(cè)復(fù)合材料連接，將測(cè)到的超聲波通過壓電晶片(5)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以常規(guī)超聲線纜(6)作為傳輸介質(zhì)，從常規(guī)超聲與主機(jī)連接接口(7)輸入至探傷主機(jī)設(shè)備(3)；相控陣超聲探頭(2)通過相控陣超聲掃描接口(8)與被測(cè)復(fù)合材料連接，將測(cè)到的超聲波通過電子系統(tǒng)控制模塊(12)激活，將壓電晶片陣列(9)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以相控陣超聲線纜(10)作為傳輸介質(zhì)，從相控陣超聲與主機(jī)連接接口(11)輸入至探傷主機(jī)設(shè)備(3)；探傷主機(jī)設(shè)備(3)接收到常規(guī)超聲探頭(1)、相控陣超聲探頭(2)發(fā)過來的電信號(hào)，通過信號(hào)采集處理模塊(13)進(jìn)行信號(hào)處理，處理后的信號(hào)進(jìn)入主控制器(14)，主控制器(14)通過軟件算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦、偏轉(zhuǎn)等效果，在人機(jī)交互模塊(15)上顯示被測(cè)復(fù)合材料的探傷狀態(tài)，同時(shí)可在人機(jī)交互模塊(15)上通過主控制器(14)操作設(shè)定相關(guān)操作的模式，常規(guī)超聲探頭(1)和相控陣超聲探頭(2)按照此模式進(jìn)行對(duì)被測(cè)符合材料的探傷掃描。

本發(fā)明提供的復(fù)合材料探傷儀，將超聲組合掃描技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，相控陣成像技術(shù)、fpga技術(shù)，開關(guān)電源技術(shù)、低功耗技術(shù)等合為一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種類型復(fù)合材料的掃描探傷檢測(cè)功能。

本發(fā)明所提供的復(fù)合材料探傷儀，集電子掃描(e掃描)、動(dòng)態(tài)深度聚焦，對(duì)不同聚焦深度掃描、扇形掃描(s掃描)、多重a掃描于一體，使超聲波在所有方位檢測(cè)到的缺陷信息圖像清晰直觀；采用的相控陣成像技術(shù)能使檢測(cè)圖像以橫截面、水平面、扇面和切面多種形式顯示，可以利用二維坐標(biāo)對(duì)缺陷進(jìn)行定位定量，有利于方向性缺陷的檢測(cè)和定量。采用的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、fpga技術(shù)實(shí)現(xiàn)超聲相控陣檢測(cè)的延時(shí)算法和等強(qiáng)度接收算法，通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)超聲成像、人機(jī)交互、參數(shù)設(shè)定等功能；采用開關(guān)電源技術(shù)實(shí)現(xiàn)探傷儀能夠在有外部電源和無外部電源的場(chǎng)合中都能夠使用；采用低功耗技術(shù)實(shí)現(xiàn)本探傷儀能夠在無外部電源的情況下工作8小時(shí)以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1-常規(guī)超聲探頭2-相控陣超聲探頭3-探傷主機(jī)設(shè)備4-常規(guī)超聲掃描接口5-壓電晶片6-常規(guī)超聲線纜7-常規(guī)超聲與主機(jī)連接接口8-相控陣超聲掃描接口9-壓電晶片陣列10-相控陣超聲線纜11-相控陣超聲與主機(jī)連接接口12-電子系統(tǒng)控制模塊13-信號(hào)采集處理模塊14-主控制器15-人機(jī)交互模塊16-被測(cè)復(fù)合材料

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并用最佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

參閱圖1；本發(fā)明的目的是提供的復(fù)合材料探傷儀，將常規(guī)超聲掃描和相控陣掃描技術(shù)完美融合，應(yīng)用于復(fù)合材料的探傷掃描檢測(cè)中，能清楚直觀地體現(xiàn)所檢測(cè)部位的損傷情況?；诙喾N超聲技術(shù)的復(fù)合材料探傷儀，包括常規(guī)超聲探頭(1)、相控陣超聲探頭(2)和探傷主機(jī)設(shè)備(3)。常規(guī)超聲探頭(1)由常規(guī)超聲掃描接口(4)、壓電晶片(5)、常規(guī)超聲線纜(6)和常規(guī)超聲與主機(jī)連接接口(7)構(gòu)成；相控陣超聲探頭(2)由相控陣超聲掃描接口(8)、壓電晶片陣列(9)、相控陣超聲線纜(10)和相控陣超聲與主機(jī)連接接口(11)構(gòu)成；探傷主機(jī)設(shè)備(3)由電子系統(tǒng)控制模塊(12)、信號(hào)采集處理模塊(13)、主控制器(14)和人機(jī)交互模塊(15)構(gòu)成。常規(guī)超聲探頭(1)通過常規(guī)超聲掃描接口(4)與被測(cè)復(fù)合材料連接，將測(cè)到的超聲波通過壓電晶片(5)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以常規(guī)超聲線纜(6)作為傳輸介質(zhì)，從常規(guī)超聲與主機(jī)連接接口(7)輸入至探傷主機(jī)設(shè)備(3)；相控陣超聲探頭(2)通過相控陣超聲掃描接口(8)與被測(cè)復(fù)合材料連接，將測(cè)到的超聲波通過電子系統(tǒng)控制模塊(12)激活，將壓電晶片陣列(9)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以相控陣超聲線纜(10)作為傳輸介質(zhì)，從相控陣超聲與主機(jī)連接接口(11)輸入至探傷主機(jī)設(shè)備(3)；探傷主機(jī)設(shè)備(3)接收到常規(guī)超聲探頭(1)、相控陣超聲探頭(2)發(fā)過來的電信號(hào)，通過信號(hào)采集處理模塊(13)進(jìn)行信號(hào)處理，處理后的信號(hào)進(jìn)入主控制器(14)，主控制器(14)通過軟件算法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦、偏轉(zhuǎn)等效果，在人機(jī)交互模塊(15)上顯示被測(cè)復(fù)合材料的探傷狀態(tài)，同時(shí)可在人機(jī)交互模塊(15)上通過主控制器(14)操作設(shè)定相關(guān)操作的模式，常規(guī)超聲探頭(1)和相控陣超聲探頭(2)按照此模式進(jìn)行對(duì)被測(cè)符合材料的探傷掃描。

本發(fā)明由常規(guī)超聲探頭和相控陣超聲探頭進(jìn)行對(duì)被測(cè)復(fù)合材料的掃描，通過超聲的發(fā)射和接收，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料的損傷成像，從而檢測(cè)復(fù)合材料的損傷狀態(tài)。被測(cè)復(fù)合材料接收到常規(guī)超聲探頭和相控陣超聲探頭發(fā)出的超聲信號(hào)后將產(chǎn)生回波信號(hào)，到達(dá)各壓電晶片的時(shí)間存在差異，主控制器按照回波到達(dá)各壓電晶片的時(shí)間差對(duì)各壓電晶片接收信號(hào)進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償，然后相加合成，增強(qiáng)特定方向回波信號(hào)，同時(shí)通過各壓電晶片的相位、幅度控制及聲束形成等方法，形成聚焦、變孔徑、變跡等多種效果，使接收的圖像更清晰，直觀。

本發(fā)明的探傷主機(jī)設(shè)備采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列fpga作為主控制器，負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的控制和數(shù)字信號(hào)的延時(shí)處理。通過超聲探頭發(fā)送過來的被測(cè)符合材料的缺陷參數(shù)輸入fpga主控芯片，由等強(qiáng)度接收算法計(jì)算各通道強(qiáng)度參數(shù)并配置給d/a轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換芯片輸出的模擬電壓作為信號(hào)采集處理模塊的控制電壓，信號(hào)處理模塊將壓電晶片輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行可變?cè)鲆娣糯?，濾波處理后經(jīng)過內(nèi)部自帶的a/d轉(zhuǎn)換模塊處理后，轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)入fpga主控芯片，根據(jù)軟件算法實(shí)現(xiàn)相關(guān)的延時(shí)處理，得到清晰直觀地?fù)p傷圖像在人機(jī)交互模塊上顯示。

本發(fā)明的探傷主機(jī)設(shè)備采用自帶中文字庫(kù)的tft真彩高亮顯示屏，采用高速數(shù)字處理器驅(qū)動(dòng)顯示界面，采用成熟的電阻觸摸屏技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。

本發(fā)明的探傷主機(jī)設(shè)備采用獨(dú)立的可變?cè)鲆娣糯笃鳌V波器和12位a/d轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集處理。

本發(fā)明采用開關(guān)電源技術(shù)，采用外部供電和鋰電池供電相結(jié)合的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電，同時(shí)設(shè)計(jì)了專用座式充電器，保證一塊電池工作一塊電池充電，開辟了邊充邊用的交流電接口。

本發(fā)明采用微功耗技術(shù)，通過集成電路設(shè)計(jì)及元器件的篩選，降低能耗，保證單塊鋰電池工作時(shí)間可達(dá)9小時(shí)。