CN107917959A - 一种复合材料声学检测传感器及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料声学检测传感器及检测方法，传感器包括激励压电晶片、振动杆、电容式麦克风、触头，采用电容式麦克风替代接收压电晶片，无需考虑与激励压电晶片配对问题，容易制作，同时检测灵敏度提高，并可获得丰富的谐波分量，便于作频谱分析，利于检测材料的不连续性信息，便于进一步分析处理。

Description

一种复合材料声学检测传感器及检测方法
技术领域
本发明涉及一种无损检测装置及方法，特别是涉及一种复合材料声学检测传感器及检测方法。
背景技术
胶接复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐温耐腐蚀等优点，目前已广泛应用于航空航天、汽车、化工等制造领域。例如，现代航空航天飞行器的机身，大量采用了胶接复合材料结构件。胶结复合材料结构件的粘接质量对其安全运行极为重要，目前常用的胶结复合材料结构件的粘接质量检测方法之一是机械阻抗检测，现有的械阻抗检测通常检测频率在2kHz~10kHz之间，属于高频范围，检测模式类似涡流阻抗图，其中采用的机械阻抗传感器（参见《现代复合材料的无损检测技术》（沈建中，林俊明 编著），71页，图4-13），通常采用两个压电晶片，一个压电晶片为激励压电晶片，用于激励传感器产生机械振动，另一个压电晶片为接收压电晶片，用于接收被检胶结复合材料受迫振动产生的振动信号，由于压电晶片的固有选择特性，无法获得宽频带振动检测信号，且设计制作时需要确保接收压电晶片与激励压电晶片配对，方可获得较好的检测效果，但限于制作工艺，加工难度较大，接收压电晶片与激励压电晶片难于配对，检测效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种复合材料声学检测传感器，采用电容式麦克风替代接收压电晶片，使得检测灵敏度提高，并可获得丰富的谐波分量，便于作频谱分析，利于检测材料的不连续性信息。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合材料声学检测传感器，包括激励压电晶片、振动杆、电容式麦克风、触头，其特征在于：所述激励压电晶片固定在振动杆的顶端面，所述激励压电晶片用于激振振动杆，使振动杆产生机械振动；所述电容式麦克风固定在振动杆的底端面，所述电容式麦克风用于接收被检复合材料检测部位受迫振动产生的声学信号；所述触头固定在振动杆的底端面、电容式麦克风周围，所述触头用于将振动杆产生的机械振动传递至被检复合材料；所述触头有单点式触头或多点式触头或环状触头，触头样式的选择根据被检复合材料形状确定；采用环状触头时，环状触头紧贴被检复合材料表面，由于电容式麦克风位于环状触头内，电容式麦克风与被检复合材料表面之间形成密闭空间，有效隔绝外部声学干扰信号。
一种复合材料声学检测传感器的检测方法，采用上述装置，其特征在于：检测过程中，传感器置于被检复合材料表面，传感器中的触头紧贴被检复合材料表面；激励压电晶片激振振动杆，使振动杆产生机械振动，振动杆产生的机械振动通过触头传递至被检复合材料，使得触头下的被检复合材料检测部位产生受迫振动，电容式麦克风接收被检复合材料检测部位受迫振动产生的声学信号；被检复合材料检测部位受迫振动产生的声学信号参数，将根据被检复合材料检测部位的分层粘接质量的不同而不同，通过观测对比声学信号参数的变化，即可判断被检复合材料检测部位的分层粘接质量。
本发明的有益效果是，一种复合材料声学检测传感器及检测方法，采用电容式麦克风替代接收压电晶片，无需考虑与激励压电晶片配对问题，容易制作，同时检测灵敏度提高，并可获得丰富的谐波分量，便于作频谱分析，利于检测材料的不连续性信息，便于进一步分析处理。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种复合材料声学检测传感器及检测方法不局限于实施例。
附图说明
下面结合附图中实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的单点式触头方式的复合材料声学检测传感器正面剖视示意图。
图2是本发明实施例的单点式触头方式的复合材料声学检测传感器的底面仰视示意图。
图3是本发明实施例的多点式触头方式的复合材料声学检测传感器的底面仰视示意图。
图4是本发明实施例的环状触头方式的复合材料声学检测传感器的底面仰视示意图。
图5是本发明实施例的复合材料声学检测方法示意图。
图中，1.激励压电晶片，2.振动杆，3.电容式麦克风，4.触头，5.被检复合材料，6.受迫振动产生的声学信号。
具体实施方式
实施例，如图1、图2、图3、图4所示，一种复合材料声学检测传感器，包括激励压电晶片1、振动杆2、电容式麦克风3、触头4，其特征在于：所述激励压电晶片1固定在振动杆2的顶端面，所述激励压电晶片1用于激振振动杆2，使振动杆2产生机械振动；所述电容式麦克风3固定在振动杆2的底端面，所述电容式麦克风3用于接收被检复合材料5检测部位受迫振动产生的声学信号6；所述触头4固定在振动杆2的底端面、电容式麦克风3周围，所述触头4用于将振动杆2产生的机械振动传递至被检复合材料5；所述触头4有单点式触头4或多点式触头4或环状触头4，触头4样式的选择根据被检复合材料5形状确定；采用环状触头4时，环状触头4紧贴被检复合材料5表面，由于电容式麦克风3位于环状触头4内，电容式麦克风3与被检复合材料5表面之间形成密闭空间，有效隔绝外部声学干扰信号。
实施例，如图5所示，一种复合材料声学检测传感器的检测方法，采用上述装置，其特征在于：检测过程中，传感器置于被检复合材料5表面，传感器中的触头4紧贴被检复合材料5表面；激励压电晶片1激振振动杆2，使振动杆2产生机械振动，振动杆2产生的机械振动通过触头4传递至被检复合材料5，使得触头4下的被检复合材料5检测部位产生受迫振动，电容式麦克风3接收被检复合材料5检测部位受迫振动产生的声学信号6；被检复合材料5检测部位受迫振动产生的声学信号6参数，将根据被检复合材料5检测部位的分层粘接质量的不同而不同，通过观测对比声学信号参数的变化，即可判断被检复合材料5检测部位的分层粘接质量。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种复合材料声学检测传感器，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种复合材料声学检测传感器，包括激励压电晶片、振动杆、电容式麦克风、触头，其特征在于：所述激励压电晶片固定在振动杆的顶端面，所述激励压电晶片用于激振振动杆，使振动杆产生机械振动；所述电容式麦克风固定在的振动杆底端面，所述电容式麦克风用于接收被检复合材料检测部位受迫振动产生的声学信号；所述触头固定在振动杆的底端面、电容式麦克风周围，所述触头用于将振动杆产生的机械振动传递至被检复合材料；所述触头有单点式触头或多点式触头或环状触头，触头样式的选择根据被检复合材料形状确定；采用环状触头时，环状触头紧贴被检复合材料表面，由于电容式麦克风位于环状触头内，电容式麦克风与被检复合材料表面之间形成密闭空间，有效隔绝外部声学干扰信号。
2.一种复合材料声学检测传感器的检测方法，采用权利要求1所述的装置，其特征在于：检测过程中，传感器置于被检复合材料表面，传感器中的触头紧贴被检复合材料表面；激励压电晶片激振振动杆，使振动杆产生机械振动，振动杆产生的机械振动通过触头传递至被检复合材料，使得触头下的被检复合材料检测部位产生受迫振动，电容式麦克风接收被检复合材料检测部位受迫振动产生的声学信号；被检复合材料检测部位受迫振动产生的声学信号参数，将根据被检复合材料检测部位的分层粘接质量的不同而不同，通过观测对比声学信号参数的变化，即可判断被检复合材料检测部位的分层粘接质量。
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