CN109142215A - 一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光技术应用领域，尤其为一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带，由电磁感应线圈、橡胶层、黑胶带组成，其中电磁感应线圈通过橡胶层内嵌于黑胶带粘接面内。激光冲击波结合力检测过程中黑胶带朝外面与脉冲激光作用诱导产生激光冲击波；紧贴待检测材料表面电磁感应线圈振动切割外加磁场线产生感应电流，并使外加EMAT电磁超声换能器产生感应电流/电压，实现EMAT电磁超声换能器对非导电材料激光冲击波动态响应信号的监测。胶带原理结构简单、成本低、易操作、通用性强，可用于非导电材料激光冲击波结合力检测。

Description

一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带
技术领域
本发明涉及激光技术和电磁技术领域，具体为一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带。
背景技术
激光冲击波结合力检测技术(Laser Bond Inspection,LBI)，是指利用高功率密度纳秒脉冲辐照在材料表面，材料表面贴覆的吸收保护层(铝箔、黑胶带等)会吸收激光能量并快速发生爆炸性气化蒸发，形成高温高压等离子体，等离子体继续吸收激光能量膨胀，在水流的约束作用下形成向材料内部传播的高压冲击波；冲击波首先以压缩波形式传播，但在背面反射后转变为拉伸波，当拉伸波应力值超过材料粘接或界面等结构的结合强度，即会在该处发生层裂现象，从而根据拉伸波应力值和层裂现象判断材料结合力是否满足设计标准。该技术既可以检测复合材料层间以及异种材料间的结合力，还可以检测涂层/薄膜的界面结合力。
判断激光冲击层裂是否发生是结合力检测的关键，目前一般采用超声波扫描观察层裂损伤特征、激光速度干涉仪或超声换能器检测动态响应信号；但是，由于超声波扫描需要检测后离线观察，而激光速度干涉仪设备昂贵且操作复杂，都无法在实际工程中应用。采用超声换能器监测动态响应信号是实现工程部件结合力在线检测的有效手段，由于压电超声换能需要耦合剂、操作复杂影响因素多，所以美国LSPT公司研制的激光冲击波结合力检测设备中采用的是非接触式EMAT电磁超声换能器。
但是，在对碳纤维复合材料、陶瓷材料等非导电材料进行激光冲击波结合力检测时，由于上述材料非导电性导致EMAT电磁超声换能器无法直接监测材料内部冲击波动态响应信号，因此急需发明一种可用于监测非导电材料内部冲击波动态响应信号的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带，该胶带既作为激光冲击吸收保护层，烧蚀气化形成等离子体冲击波；也可通过电磁感应线圈振动切割磁场线产生感应电流，使EMAT电磁超声换能器通过感应电流进行动态监测，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带，包括电磁感应线圈、橡胶层、黑胶带，所述电磁感应线圈通过橡胶层内嵌于黑胶带粘接面内。
优选的，电磁感应线圈振动切割外加磁场线产生感应电流，并使外加EMAT电磁超声换能器产生感应电流/电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由电磁感应线圈、橡胶层、黑胶带组成，集成了吸收保护层和电磁超声监测的两大功能：黑胶带与脉冲激光作用诱导激光冲击波；电磁感应线圈可将待检测材料表面振动转变为感应电流/电压，实现EMAT电磁超声换能器对材料动态响应信号的监测。胶带原理结构简单、易操作、通用性强，可用于非导电材料激光冲击波结合力检测。
附图说明
图1为本发明的激光器结构组成示意图。
1为电磁感应线圈、2为橡胶层、3为黑胶带、4为待检测非导电材料、5为脉冲激光束、6为激光冲击波。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带，由电磁感应线圈1、橡胶层2、黑胶带3组成，其中电磁感应线圈1通过橡胶层2内嵌于黑胶带3粘接面内，具体工作原理如下：
1)纳秒脉冲激光束5辐照在黑胶带3上，诱导产生冲击波6并向材料内部4传播；
2)激光冲击波6在材料4内部传播时，引发材料4表面振动，致使材料4表面贴覆的电磁感应线圈1在外加恒定磁场做用下切割磁场线，在线圈1内产生感应电流；
3)线圈1感应电流通过电磁感应效应使外加EMAT电磁超声换能器产生感应电流/电压，即可用来表征非导电材料4表面振动信号强弱。
本发明将电磁感应线圈1粘接于黑胶带3朝内面，紧贴覆待检测材料4表面电磁感应线圈1将材料4表面振动信号通过电磁感应效应转变为电流/电压信号；在激光冲击波结合力检测过程中黑胶带3朝外面与脉冲激光5作用诱导产生激光冲击波6；实现了激光冲击吸收保护层和电磁超声动态监测两个功能。胶带原理结构简单、成本低、易操作、通用性强，可用于非导电材料激光冲击波结合力检测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种用于非导电材料激光冲击波结合力检测的电磁感应胶带，包括电磁感应线圈(1)、橡胶层(2)、黑胶带(3)，其特征在于：所述电磁感应线圈(1)通过橡胶层(2)内嵌于黑胶带(3)粘接面内，具体工作原理如下：
1)纳秒脉冲激光束(5)辐照在黑胶带(3)上，诱导产生冲击波(6)并向材料(4)内部传播；
2)激光冲击波(6)在材料(4)内部传播时，引发材料(4)表面振动，致使表面贴覆的电磁感应线圈(1)在外加恒定磁场做用下切割磁场线，在线圈(1)内产生感应电流；
3)线圈(1)感应电流通过电磁感应效应使外加EMAT电磁超声换能器产生感应电流/电压，即可用来监测非导电材料(4)表面振动信号。
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