[发明专利]一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，包括计算机和水槽，水槽内设置有用于放置层状金属复合材料的支架，层状金属复合材料由基板和复板组成，计算机上接有数据采集卡和运动控制卡，数据采集卡上接有超声脉冲接收发生器，超声脉冲接收发生器上接有水浸超声探头，水槽顶部设置有运动架，水浸超声探头悬挂设置在运动架上且能够在第二电机的带动下沿水槽横向运动，水浸超声探头位于层状金属复合材料的上方，第一电机和第二电机均与运动控制卡连接；本发明还公开了一种层状金属复合材料界面超声波成像检测方法。本发明的设计新颖合理，实现方便，使用操作便捷，检测精度高，实用性强，适用面广，使用效果好，便于推广使用。

主权项

1.一种层状金属复合材料界面超声波成像检测方法，该方法采用的装置包括计算机(8)和水槽(1)，所述水槽(1)内设置有用于放置层状金属复合材料的支架(5)，所述层状金属复合材料由基板(2)和位于基板(2)顶部的复板(3)组成，所述计算机(8)上接有数据采集卡(9)和运动控制卡(6)，所述数据采集卡(9)上接有与运动控制卡(6)连接的超声脉冲接收发生器(7)，所述超声脉冲接收发生器(7)上接有水浸超声探头(4)，所述水槽(1)顶部设置有横跨在水槽(1)上方且能够在第一电机(11)的带动下沿水槽(1)纵向运动的运动架(10)，所述水浸超声探头(4)悬挂设置在运动架(10)上且能够在第二电机(12)的带动下沿水槽(1)横向运动，所述水浸超声探头(4)位于所述层状金属复合材料的上方，所述第一电机(11)和第二电机(12)均与运动控制卡(6)连接，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、超声扫描参数设置：在计算机(8)上设置超声扫描参数，所述超声扫描参数包括扫描长度L、扫描宽度D、扫描速度v扫、扫描步距s和数据采集卡(9)的采样频率f；步骤二、水浸超声探头(4)复位：在计算机(8)上输入复位命令，计算机(8)通过运动控制卡(6)控制第一电机(11)和第二电机(12)运动，第一电机(11)和第二电机(12)带动水浸超声探头(4)运动到初始位置处，使水浸超声探头(4)位于所述层状金属复合材料的一个角上方；步骤三、对层状金属复合材料进行超声波扫描：在计算机(8)上输入开始检测命令，计算机(8)通过运动控制卡(6)控制第一电机(11)和第二电机(12)按照扫描速度v扫运动，第一电机(11)和第二电机(12)带动水浸超声探头(4)按照弓字型运动轨迹循环的方式对所述层状金属复合材料的表面进行扫描步距s的A型扫描，直到按照扫描长度L和扫描宽度D将整个所述层状金属复合材料的表面扫描完毕；所述水浸超声探头(4)每到达一个扫描点处，所述运动控制卡(6)输出信号触发超声脉冲接收发生器(7)发出激励脉冲作用在超声水浸探头(4)上，使超声水浸探头(4)发射超声波信号，超声波信号沿所述层状金属复合材料的厚度方向传播，并在所述层状金属复合材料中发生反射，超声脉冲接收发生器(7)接收到所述层状金属复合材料反射回的超声脉冲信号后输出同步脉冲给数据采集卡(9)，所述数据采集卡(9)接收到同步脉冲后按照采样频率f对超声脉冲接收发生器(7)接收到的超声脉冲信号进行A/D采样并传输给计算机(8)；步骤四、超声波信号分析处理：计算机(8)存储其接收到的各个扫描点处的超声波信号，并对各个扫描点处的超声波信号进行如下分析处理：计算机(8)根据公式计算得到所述层状金属复合材料的基板(2)和复板(3)结合的界面反射的超声波信号的起始时间点t_始，并根据公式t_终＝t_始+t_w计算得到所述层状金属复合材料的基板(2)和复板(3)结合的界面反射的超声波信号的终止时间点t_终，再找出从起始时间点t_始到终止时间点t_终的时间段内幅值最大的超声波信号的幅值，作为该扫描点处的超声波信号的幅值；其中，d_复为复板(3)的厚度，v_复为超声波在复板(3)中的传播速度，t_w为超声脉冲接收发生器(7)接收超声脉冲信号的闸门宽度；步骤五、超声波成像：计算机(8)调用灰度图成像模块，根据各个扫描点处的超声波信号的幅值，绘制出层状金属复合材料界面超声波成像的灰度图；步骤四中所述tw的取值为2μs～10μs。