一種基于陣列阻抗特性的復(fù)合材料缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料缺陷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于陣列阻抗特性的復(fù)合 材料缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā) 揮出各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重 量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)，已逐步取代木材及 金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，近幾年更是得到 了飛速發(fā)展。然而由于復(fù)合材料在生產(chǎn)制造過(guò)程中容易出現(xiàn)分層、氣孔、夾雜、疏松、鉆孔、 裂紋等缺陷，容易給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)安全隱患和難以預(yù)料的經(jīng)濟(jì)損失。在應(yīng)用過(guò)程中， 由于疲勞累積、撞擊、腐蝕等物理化學(xué)的因素影響，復(fù)合材料也容易產(chǎn)生缺陷。因此，對(duì)于復(fù) 合材料檢測(cè)技術(shù)的研究就很重要了。
[0003] 常見(jiàn)的復(fù)合材料缺陷檢測(cè)方法有射線檢測(cè)技術(shù)、聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)、超聲檢測(cè)技術(shù) 及其他檢測(cè)技術(shù)。其中，射線檢測(cè)法可以獲得缺陷的投影圖像，缺陷定性定量準(zhǔn)確，但存在 檢測(cè)成本高、射線對(duì)人體有害等問(wèn)題；而聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)幾乎不受材料限制，是一種動(dòng)態(tài)的 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，靈敏度高，能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，但存在定位精度不高，干擾噪聲影響嚴(yán)重等 不足；超聲波檢測(cè)法穿透能力較大，對(duì)平面型缺陷探傷靈敏度較高，但檢測(cè)時(shí)需要耦合劑保 證探頭和被測(cè)件表面的充分耦合，不易檢查形狀復(fù)雜的工件等缺點(diǎn)。此外，超聲檢測(cè)還要求 有一定經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員來(lái)進(jìn)行操作和判斷檢測(cè)結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有復(fù)合材料缺陷的檢測(cè)方法存在檢測(cè)成本高、定位精度不 高、干擾噪聲影響嚴(yán)重等技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于陣列阻抗特性的復(fù)合材料缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于陣列阻抗特性的復(fù)合材料缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包括柔性激振模塊、檢振模塊、 系統(tǒng)控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和結(jié)果顯示模塊，所述系統(tǒng)控制模塊分別與柔性激振模塊、檢 振模塊和數(shù)據(jù)處理模塊連接，數(shù)據(jù)處理模塊與結(jié)果顯示模塊連接；所述柔性激振模塊用于 接收到系統(tǒng)控制模塊的命令后在復(fù)合材料表面進(jìn)行激振；所述檢振模塊用于獲取經(jīng)被測(cè)復(fù) 合材料傳播后的振動(dòng)信號(hào)，并將獲取到的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給系統(tǒng)控制模塊； 所述系統(tǒng)控制模塊用于控制柔性激振模塊在被測(cè)復(fù)合材料表面進(jìn)行激振，并將檢振模塊發(fā) 送的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于將接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波 降噪、特征提取、傳遞函數(shù)求取和缺陷判定，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果判斷復(fù)合材料內(nèi)部的狀況及 缺陷的大小和位置，最后將數(shù)據(jù)處理結(jié)果和復(fù)合材料內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的狀況結(jié)果 進(jìn)行存儲(chǔ)并發(fā)送給結(jié)果顯示模塊；所述結(jié)果顯示模塊用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果和復(fù)合材料內(nèi)部 是否存在缺陷及缺陷的狀況結(jié)果進(jìn)行顯示。
[0007] 所述柔性激振模塊由虛擬激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器、D/A轉(zhuǎn)換子模塊、陣列開(kāi)關(guān)控制子模 塊、功率放大及調(diào)理子模塊和多路激振器組成；所述虛擬激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器、D/A轉(zhuǎn)換子模 塊、陣列開(kāi)關(guān)控制子模塊、功率放大及調(diào)理子模塊和多路激振器依次連接；所述虛擬激勵(lì)信 號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的數(shù)字信號(hào)并傳輸給D/A轉(zhuǎn)換子模塊；所述D/A轉(zhuǎn)換子模塊 用于將接收的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)并傳輸給陣列開(kāi)關(guān)控制子模塊的多路復(fù)用器 的公共信號(hào)端；所述陣列開(kāi)關(guān)控制子模塊用于將接收的電壓信號(hào)通過(guò)導(dǎo)通通道傳輸給功率 放大及調(diào)理子模塊，經(jīng)功率放大及調(diào)理子模塊對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大和濾波調(diào)理后加載 于激振器上，從而控制多路激勵(lì)器在被測(cè)復(fù)合材料表面進(jìn)行激振；所述功率放大及調(diào)理子 模塊用于將電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大和濾波調(diào)理；所述多路激振器用于在被測(cè)復(fù)合材料表面 進(jìn)行激振。
[0008] 所述檢振模塊由多路檢振器、信號(hào)調(diào)理子模塊和A/D轉(zhuǎn)換子模塊組成，所述多路 檢振器、信號(hào)調(diào)理子模塊和A/D轉(zhuǎn)換子模塊依次連接；所述多路檢振器用于獲取經(jīng)被測(cè)復(fù) 合材料傳播后的振動(dòng)信號(hào)，并將該振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出給信號(hào)調(diào)理子模塊；所述信 號(hào)調(diào)理子模塊用于將接收到的電信號(hào)進(jìn)行放大濾波，并將放大濾波后的信號(hào)傳輸給A/D轉(zhuǎn) 換子模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換子模塊用于將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號(hào)經(jīng)系統(tǒng)控制模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案，利用機(jī)械阻抗的倒數(shù)一機(jī)械導(dǎo)納作為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)獲 取復(fù)合材料阻抗的信息，并對(duì)獲取復(fù)合材料阻抗的信息進(jìn)行濾波降噪、特征提取、傳遞函數(shù) 求取和缺陷判定，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果判斷復(fù)合材料內(nèi)部的狀況及缺陷的大小和位置，實(shí)現(xiàn) 對(duì)復(fù)合材料缺陷進(jìn)行快速、精確、實(shí)時(shí)的檢測(cè)；解決了現(xiàn)有復(fù)合材料缺陷的檢測(cè)方法存在檢 測(cè)成本高、定位精度不高、干擾噪聲影響嚴(yán)重等問(wèn)題。因此，與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有檢 測(cè)速度快、定位精度高、提高了檢測(cè)效率和降低了測(cè)試復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0011] 圖2是柔性激振模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012] 圖3是檢振模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013] 圖4是陣列阻抗信息獲取示意圖；
[0014] 圖5是本發(fā)明的檢測(cè)流程圖；
[0015] 圖6是柔性激振模塊的控制流程圖；
[0016] 圖7是檢振模塊的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 如圖1所示，本實(shí)施例中的一種基于陣列阻抗特性的復(fù)合材料缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，包 括柔性激振模塊1、檢振模塊2、系統(tǒng)控制模塊3、數(shù)據(jù)處理模塊4和結(jié)果顯示模塊5，所述系 統(tǒng)控制模塊3分別與柔性激振模塊1、檢振模塊2和數(shù)據(jù)處理模塊4連接，數(shù)據(jù)處理模塊4 與結(jié)果顯示模塊5連接；所述柔性激振模塊1用于接收到系統(tǒng)控制模塊3的命令后在復(fù)合 材料表面進(jìn)行激振；所述檢振模塊2用于獲取經(jīng)被測(cè)復(fù)合材料傳播后的振動(dòng)信號(hào)，并將獲 取到的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給系統(tǒng)控制模塊3 ;所述系統(tǒng)控制模塊3為上位機(jī)虛 擬儀器程序，負(fù)責(zé)檢測(cè)系統(tǒng)各模塊的工作情況及模塊間工作協(xié)調(diào)等功能，整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的 測(cè)量過(guò)程是在系統(tǒng)控制模塊3的控制下完成，具體為控制柔性激振模塊1在被測(cè)復(fù)合材料 表面進(jìn)行激振，并將檢振模塊2發(fā)送的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊4 ;所述數(shù)據(jù)處理模塊 4用于將接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波降噪、特征提取、傳遞函數(shù)求取和缺陷判定，根據(jù)數(shù)據(jù) 分析結(jié)果判斷復(fù)合材料內(nèi)部的狀況及缺陷的大小和位置，最后將數(shù)據(jù)處理結(jié)果和復(fù)合材料 內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的狀況結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)并發(fā)送給結(jié)果顯示模塊5 ;所述結(jié)果顯示模 塊5用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果和復(fù)合材料內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的狀況結(jié)果進(jìn)行顯示。
[0018] 如圖2所示，所述柔性激振模塊1由虛擬激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器101、D/A轉(zhuǎn)換子模塊 (PCI8324AF) 102、陣列開(kāi)關(guān)控制子模塊（ADG1606) 103、功率放大及調(diào)理子模塊104和16路 激振器105組成；所述虛擬激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器101、D/A轉(zhuǎn)換子模塊（PCI8324AF) 102、陣列開(kāi) 關(guān)控制子模塊（ADG1606) 103、功率放大及調(diào)理子模塊104和16路激振器105依次連接；所 述虛擬激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器101用于在接收到系統(tǒng)控制模塊3的命令后，產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的數(shù) 字信號(hào)并傳輸給D/A轉(zhuǎn)換子模塊102 ;所述D/A轉(zhuǎn)換子模塊102用于將接收的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn) 化為模擬電壓信號(hào)并傳輸給陣列開(kāi)關(guān)控制子模塊103的多路復(fù)用器的公共信號(hào)端，D/A轉(zhuǎn) 換子模塊（PCI8324AF) 102的低5位邏輯輸出值為高電平或低電平，高電平為5V，低電平為 0V;系統(tǒng)控制模塊3通過(guò)在控制界面上設(shè)置4位二進(jìn)制數(shù)字量的值決定D/A轉(zhuǎn)換子模塊輸 出4路高低電平，4路高低電平通過(guò)傳輸線傳送到陣列開(kāi)關(guān)控制子模塊（ADG1606) 103的多 路復(fù)用器的4位二進(jìn)制地址線上，控制界面上設(shè)置的第5位二進(jìn)制數(shù)字量的值決定D/A轉(zhuǎn) 換子模塊的第5路邏輯電平，該路邏輯電平被傳送到多路復(fù)用器的使能端（EN端）；陣列開(kāi) 關(guān)控制子模塊（ADG1606) 103根據(jù)使能端輸入的高低電平啟用或禁用多路復(fù)用器，根據(jù)4位 二進(jìn)制地址線所確定的地址，導(dǎo)通相應(yīng)的通道；公共端的電壓信號(hào)通過(guò)陣列開(kāi)關(guān)控制子模 塊（ADG1606) 103的導(dǎo)通通道傳輸給功率放大及調(diào)理子模塊104,對(duì)模擬電壓信號(hào)進(jìn)行功率 放大和濾波調(diào)理后加載于16路激振器105上，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)通道的激振器105在復(fù)合材料表面 進(jìn)行激振；所述陣列開(kāi)關(guān)控制子模塊（ADG1606) 103用于將接收的電壓信號(hào)通過(guò)導(dǎo)通通道 傳輸給功率放大及調(diào)理子模塊104,經(jīng)功率放大及調(diào)理子模塊104對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行功率放 大和濾波調(diào)理后加載于16路激振器105上，從而控制相應(yīng)通道的激勵(lì)器105在被測(cè)復(fù)合材 料表面進(jìn)行激振；所述功率放大及調(diào)理子模塊104用于將電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大和