一種微型的材料損傷檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微型的材料損傷檢測裝置，包括：敲擊頭，配置成在激振器的驅(qū)動下以固定敲擊力對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行敲擊；和傳感器，用于感測由待檢測結(jié)構(gòu)表面被敲擊的目標(biāo)區(qū)域傳遞到傳感器的響應(yīng)信號。其中，材料損傷檢測裝置還包括沿豎直方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌和與線性導(dǎo)軌相配合的滑塊；滑塊固定于敲擊頭上，以在激振器的驅(qū)動下使敲擊頭沿線性導(dǎo)軌在豎直方向上移動。本發(fā)明的材料損傷檢測裝置因為具有敲擊頭和線性導(dǎo)軌，可對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行穩(wěn)定的敲擊，從而根據(jù)檢測到的信號確定待檢測結(jié)構(gòu)表面的損傷位置；滑塊和線性導(dǎo)軌的配合使用顯著地提高了敲擊的穩(wěn)定性。
【專利說明】一種微型的材料損傷檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)損傷的檢測，特別是涉及一種微型的材料損傷檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工程結(jié)構(gòu)在制造和使用過程中由于工藝原因或使用載荷的作用，往往會產(chǎn)生一些局部損傷，比如裂紋、凹坑、脫粘等等，這些損傷積累到一定程度就會影響結(jié)構(gòu)的正常使用。為確保結(jié)構(gòu)能夠正常運行，在其交付使用前或服役一段時間后都需要對之進行損傷檢測。比如機翼蒙皮等航空構(gòu)件，只有其內(nèi)部的損傷小于規(guī)定的程度才能交付使用，而使用一段時間后，又需要對這些構(gòu)件重新進行損傷檢測以確保今后的飛行安全。
[0003]現(xiàn)存的比較常見的檢測方法有超聲波檢測、磁渦流、紅外線成像、CT掃描檢測等，但因其裝置結(jié)構(gòu)龐大或?qū)Νh(huán)境要求比較高或?qū)z測物體的材料性質(zhì)有特殊要求，對于狹小空間內(nèi)單側(cè)可達結(jié)構(gòu)的檢測往往很困難。例如很多檢測儀器就很難對機身腹部復(fù)合材料蒙皮的內(nèi)部損傷進行有效的檢測。此外，現(xiàn)有的一些常用的材料損傷檢測裝置的體積比較大，搬運及移動都很費力，隨身攜帶不夠方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)損傷檢測裝置的至少一個缺陷，提供一種精度高且不受檢測對象所處的位置限制的微型的材料損傷檢測裝置。
[0005]本發(fā)明的一個進一步的目的是提供一種體積小、便于攜帶的微型的材料損傷檢測
>J-U ρ?α裝直。
[0006]本發(fā)明的另一個進一步的目的是提供一種精度高且不受檢測對象所處的方向限制的微型的材料損傷檢測裝置。
[0007]本發(fā)明的又一個進一步的目的是提供一種精度高且不受檢測對象材料屬性限制的微型的材料損傷檢測裝置。
[0008]本發(fā)明的再一個進一步的目的是提供一種精度高且可以從單側(cè)對檢測對象進行損傷檢測的微型的材料損傷檢測裝置。
[0009]為了實現(xiàn)其中一個上述目的，本發(fā)明提供了一種微型的材料損傷檢測裝置，包括:敲擊頭，配置成在激振器的驅(qū)動下以固定敲擊力對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行敲擊；和傳感器，用于感測由所述待檢測結(jié)構(gòu)表面被敲擊的目標(biāo)區(qū)域傳遞到所述傳感器的響應(yīng)信號。特別地，為了提高敲擊的穩(wěn)定性，所述材料損傷檢測裝置還包括沿豎直方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌和與所述線性導(dǎo)軌相配合的滑塊；所述滑塊固定于所述敲擊頭上，以在所述激振器的驅(qū)動下使所述敲擊頭沿所述線性導(dǎo)軌在豎直方向上移動。
[0010]可選地，所述滑塊為長方體型；所述線性導(dǎo)軌具有與所述滑塊相配合的矩形槽，以使所述滑塊只能沿所述矩形槽的軸線移動。
[0011]可選地，所述材料損傷檢測裝置還包括底盤，配置成固定安裝所述線性導(dǎo)軌。
[0012]可選地，所述底盤上均布有多個支腳。[0013]可選地，每個所述支腳和所述底盤之間均設(shè)置有隔振層。
[0014]可選地，每個所述支腳由自潤滑材料制成；或，在每個所述支腳的下端面涂抹自潤滑材料以形成自潤滑材料涂層；或，每個所述支腳由彈性阻尼材料制成，且在每個所述支腳的表面上設(shè)置自潤滑材料涂層。
[0015]可選地，所述材料損傷檢測裝置還包括限位件，配置成限定所述敲擊頭向上運動的最聞位置。
[0016]可選地，所述敲擊頭包括基板以及從所述基板的下端面豎直向下延伸的敲擊塊。
[0017]可選地，所述敲擊頭還包括垂直于所述基板的橫向板；所述傳感器安裝在所述橫向板上。
[0018]可選地，所述滑塊固定于所述基板的一個豎向側(cè)面上；所述激振器包括微型電動機和偏心輪；所述激振器安裝在所述基板上。
[0019]本發(fā)明的微型的材料損傷檢測裝置因為具有敲擊頭和線性導(dǎo)軌，可對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行穩(wěn)定的敲擊，從而根據(jù)檢測到的信號確定待檢測結(jié)構(gòu)表面的損傷位置；滑塊和線性導(dǎo)軌的配合使用顯著地提高了敲擊的穩(wěn)定性，從而顯著提高了檢測的精確度。另外，該材料損傷檢測裝置不受檢測對象所處的位置和檢測對象的材料屬性限制。
[0020]進一步地，由于本發(fā)明的微型的材料損傷檢測裝置中的底盤下方設(shè)置支腳，支腳可由特殊的材料制成或其表面具有特殊的材料，而且支腳和底盤之間有隔振層，可顯著降低敲擊時底盤沿待檢測結(jié)構(gòu)表面滑動式引起的噪音。
[0021]進一步地，由于本發(fā)明微型的材料損傷檢測裝置中的限位件的作用，限制了敲擊頭在豎直方向上朝上的運動，使敲擊更加穩(wěn)定。
[0022]進一步地，由于本發(fā)明微型的材料損傷檢測裝置中敲擊頭的特別的結(jié)構(gòu)，便于敲擊頭與相關(guān)構(gòu)件的配合以及其中的敲擊塊的敲擊面積較小，檢測更加精確。
[0023]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發(fā)明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的材料損傷檢測裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2是圖1所示材料損傷檢測裝置的局部結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖3是圖1所示材料損傷檢測裝置的另一視角的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖4是圖1所示材料損傷檢測裝置的另一局部結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖5是圖4所示局部結(jié)構(gòu)圖的另一視角的示意性結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的材料損傷檢測裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種微型的材料損傷檢測裝置，其根據(jù)關(guān)于敲擊損傷識別方法的理論對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行無損檢測。本發(fā)明實施例中的材料損傷檢測裝置包括敲擊頭10和傳感器20。其中，敲擊頭10被配置成在激振器30的驅(qū)動下以固定敲擊力對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行敲擊。傳感器20用于感測由待檢測結(jié)構(gòu)表面被敲擊的目標(biāo)區(qū)域傳遞到傳感器20的響應(yīng)信號，例如，響應(yīng)信號可為加速度信號、速度信號或者位移信號。材料損傷檢測裝置還連接有控制電腦或其它信號處理設(shè)備，用于對傳感器20所感測的響應(yīng)信號進行處理以檢測材料損傷并確定正在檢測的結(jié)構(gòu)表面處材料的損傷程度。
[0031]特別地，為了提高敲擊的穩(wěn)定性，材料損傷檢測裝置還包括沿豎直方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌40和與線性導(dǎo)軌相配合的滑塊50?；瑝K50固定于敲擊頭10上，以在激振器30的驅(qū)動下使敲擊頭10沿線性導(dǎo)軌40在豎直方向上移動。其中，線性導(dǎo)軌40是由金屬或其它材料制成的槽或脊，并可承受、固定、引導(dǎo)移動裝置或設(shè)備并減少其摩擦的一種裝置。線性導(dǎo)軌40表面上的縱向槽或脊，用于導(dǎo)引、固定機器部件、專用設(shè)備、儀器等。線性導(dǎo)軌40又稱滑軌、導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載，同時可以承擔(dān)一定的扭矩，可實現(xiàn)高精度的直線運動。
[0032]圖2是圖1所示材料損傷檢測裝置的局部結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，在本發(fā)明的一些實施例中，滑塊50可為長方體型；線性導(dǎo)軌40具有與滑塊40相配合的矩形槽，以使滑塊50只能沿矩形槽的軸線移動。由于本發(fā)明實施例的材料損傷檢測裝置的構(gòu)造比較簡單，可以由材質(zhì)較輕的材料制成，也可以做的很小，便于攜帶。由于本發(fā)明實施例的材料損傷檢測裝置的結(jié)構(gòu)尺寸比較小，因此也能夠?qū)锹湮恢眠M行檢測。綜上所述，該材料損傷檢測裝置能夠在便于便攜的情況下保證高精度，同時不用對檢測對象位置有過多的要求，可以對各個角落進行檢測。如可用于野外檢測、拐角部檢測等。
[0033]此外，根據(jù)關(guān)于敲擊損傷識別方法的理論對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行無損檢測，可使該材料損傷檢測裝置不受檢測對象的材料屬性限制。本發(fā)明實施例的材料損傷檢測裝置在檢測時不需要同時在對待檢測結(jié)構(gòu)的正、反兩面安放儀器，能夠從單側(cè)對檢測對象進行損傷檢測。
[0034]本發(fā)明實施例中的材料損傷檢測裝置也可包括限位件60，其配置成限定所述敲擊頭10向上運動的最高位置，以使敲擊頭10的敲擊更加穩(wěn)定。限位件60可選擇片式彈簧。限位件60的存在可防止由于激振器30的敲擊力過大而將敲擊頭10彈離待檢測結(jié)構(gòu)表面過多而引起的不穩(wěn)定的震動。限位件60還可以保證材料損傷檢測裝置在各個方向都可以使用；例如檢測機翼的下表面或者豎向側(cè)面。因此該材料損傷檢測裝置能夠在便于便攜的情況下保證高精度，也不用對檢測對象的方向有過多的要求。
[0035]圖3是圖1所示材料損傷檢測裝置的另一視角的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，材料損傷檢測裝置還包括底盤70。線性導(dǎo)軌40固定安裝在底盤70上。具體地，底盤為圓形，具有從其上表面豎直向上延伸的支撐部71。線性導(dǎo)軌40固定安裝在支撐部71上，例如可在線性導(dǎo)軌40的槽底設(shè)置兩個螺紋孔，通過螺釘把線性導(dǎo)軌40固定在支撐部71上。底盤上還具有用于穿過敲擊頭10的通孔72或者缺口，可使材料損傷檢測裝置的重心位于底盤的中心處，以維持裝置的穩(wěn)定性。線性導(dǎo)軌40的下部也可伸入所述通孔72內(nèi)。另外，支撐部71上還設(shè)置有把手，以便于手持。片式彈簧安裝在支撐部71上位于線性導(dǎo)軌40的上方。
[0036]為了方便敲擊頭沿待檢測結(jié)構(gòu)表面移動并減少摩擦和移動時產(chǎn)生的噪音，可在底盤70上設(shè)置多個支腳73。至少設(shè)置兩個并沿底盤70周向均勻布置。在一個優(yōu)選實施例中包含三個支腳73。每個支腳73與底盤70之間設(shè)置有隔振層。每個支腳73由自潤滑材料制成或者在支腳的下端面涂抹自潤滑材料以形成自潤滑材料涂層。自潤滑材料可使用石墨或聚四氟等。在另一個優(yōu)選地實施例中，每個所述支腳73由彈性阻尼材料制成，且在每個所述支腳73的表面上設(shè)置自潤滑材料涂層，以減振和降低阻力。
[0037]圖4是圖1所示材料損傷檢測裝置的另一局部結(jié)構(gòu)圖；圖5是圖4所示局部結(jié)構(gòu)圖的另一視角的不意性結(jié)構(gòu)圖。如圖4和圖5所不,敲擊頭10包括基板11以及從基板11的下端面豎直向下延伸的敲擊塊12。可選地，基板11的寬度大于敲擊塊12的寬度。基板11用于安裝與敲擊頭10配合的其它構(gòu)件，也能夠與底盤70配合使用以限定敲擊頭10在不進行敲擊時敲擊頭10從線性導(dǎo)軌40內(nèi)脫落。敲擊塊12用于對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行敲擊。敲擊頭10還包括垂直于基板11的橫向板13,橫向板13的兩側(cè)還分別設(shè)置一個豎向擋板14。橫向板13和兩個豎向擋板14分別從基板11的其中一個豎向側(cè)面的下邊線和兩個豎向邊線處同時向外延伸形成。
[0038]傳感器20安裝在橫向板13上，優(yōu)先采用加速度計。加速度計具有接線柱21和安裝柱22。接線柱21可與控制電腦或其它信號處理設(shè)備連接；安裝柱22安裝在橫向板13上的通孔內(nèi)。激振器30為單向激勵力慣性式激振器，其可包括微型電動機31和偏心輪32。微型電動機31是一種體積、容量較小，輸出功率一般在數(shù)百瓦以下，用途、性能及環(huán)境條件要求特殊的一類電動機，也可稱為微型電機。行業(yè)中的微型電機指直徑小于160_或額定功率小于750mW或具有特殊性能、特殊用途的電機。偏心輪32也可稱為凸輪。例如可選用手機上用的激振器。激振器30可安裝在基板11上的安裝座內(nèi)。采用偏心輪32提供敲擊力可使材料損傷檢測裝置的結(jié)構(gòu)尺寸最小、質(zhì)量最小，又能夠保證材料損傷檢測裝置的敲擊穩(wěn)定，其原因在于，包括敲擊頭10、滑塊50和加速度計以及激振器30的總體質(zhì)量越輕，檢測的精度就越高，同時信噪比也越好。采用偏心輪32提供敲擊力的優(yōu)勢遠高于采用其它機械振動提供敲擊力。當(dāng)然本發(fā)明實施例中也可采用其它的機械裝置以引起機械振動?；瑝K50固定于基板11的未具有橫向板13的一側(cè)的豎向側(cè)面上，可通過螺釘進行固定或者一體成型。
[0039]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個示例性實施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種微型的材料損傷檢測裝置，包括: 敲擊頭，配置成在激振器的驅(qū)動下以固定敲擊力對待檢測結(jié)構(gòu)表面進行敲擊；和傳感器，用于感測由所述待檢測結(jié)構(gòu)表面被敲擊的目標(biāo)區(qū)域傳遞到所述傳感器的響應(yīng)信號；其特征在于， 所述材料損傷檢測裝置還包括沿豎直方向設(shè)置的線性導(dǎo)軌和與所述線性導(dǎo)軌相配合的滑塊； 所述滑塊固定于所述敲擊頭上，以在所述激振器的驅(qū)動下使所述敲擊頭沿所述線性導(dǎo)軌在豎直方向上移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于， 所述滑塊為長方體型； 所述線性導(dǎo)軌具有與所述滑塊相配合的矩形槽，以使所述滑塊只能沿所述矩形槽的軸線移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于，還包括: 底盤，配置成固定安裝所述線性導(dǎo)軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于， 所述底盤上均布有多個支腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于， 每個所述支腳和所述底盤之間均設(shè)置有隔振層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于， 每個所述支腳由自潤滑材料制成；或 在每個所述支腳的下端面涂抹自潤滑材料以形成自潤滑材料涂層；或 每個所述支腳由彈性阻尼材料制成，且在每個所述支腳的表面上設(shè)置自潤滑材料涂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于，還包括:限位件，配置成限定所述敲擊頭向上運動的最高位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于， 所述敲擊頭包括基板以及從所述基板的下端面豎直向下延伸的敲擊塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于， 所述敲擊頭還包括垂直于所述基板的橫向板； 所述傳感器安裝在所述橫向板上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的材料損傷檢測裝置，其特征在于， 所述滑塊固定于所述基板的一個豎向側(cè)面上； 所述激振器包括微型電動機和偏心輪； 所述激振器安裝在所述基板上。
【文檔編號】G01N29/04GK103969329SQ201410128747
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】向志海, 高赫軒 申請人:清華大學(xué)