CN109187336A - 一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带 - Google Patents

一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带 Download PDF

Info

Publication number
CN109187336A
CN109187336A CN201810998018.3A CN201810998018A CN109187336A CN 109187336 A CN109187336 A CN 109187336A CN 201810998018 A CN201810998018 A CN 201810998018A CN 109187336 A CN109187336 A CN 109187336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
binding force
blast wave
metal piece
adhesive tape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810998018.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109187336B (zh
Inventor
聂祥樊
何卫锋
李应红
李玉琴
杨竹芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Force Engineering University of PLA
Original Assignee
Air Force Engineering University of PLA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Force Engineering University of PLA filed Critical Air Force Engineering University of PLA
Priority to CN201810998018.3A priority Critical patent/CN109187336B/zh
Publication of CN109187336A publication Critical patent/CN109187336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109187336B publication Critical patent/CN109187336B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating

Abstract

本发明涉及激光技术应用领域，尤其为一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，由铁/钴/镍等磁性金属片、橡胶层、黑胶带组成，其中磁性金属片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；紧贴覆待检测材料表面磁性金属片将材料表面振动信号通过磁致伸缩效应转变为交变磁场信号，在外加磁场作用下交变磁场使外加EMAT电磁超声换能器产生感应电流/电压，实现EMAT电磁超声换能器对材料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，可用于碳纤维、陶瓷等非导电材料/部件激光冲击波结合力检测工程应用。

Description

一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带
技术领域
本发明涉及激光技术应用领域，具体为一种用于激光冲击波结合力检测 的磁致伸缩胶带。
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。 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关键途径，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、陶瓷材料等非金属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，针对上述问题提出一种用于非导电 材料激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带， 该胶带既可以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 可以利用磁致伸缩效应将贴覆于材料表面的磁性金属片变形信号转变为交变 磁场，从而实现EMAT电磁超声换能器对动态信号的监测,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：
一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，包括铁钴镍磁性金属 片、橡胶层、黑胶带，所述磁性金属片通过橡胶层内嵌于黑胶带粘接面内。
优选的，表面磁性金属片将材料表面振动信号通过磁致伸缩效应转变为 交变磁场，在外加磁场作用下交变磁场信号转变为感应电流/电压信号
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由铁/钴/镍等磁性金属片、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，简化了整 个激光冲击波结合力检测装置；黑胶带与脉冲激光作用诱导激光冲击波；铁/ 钴/镍等磁性金属片可将待检测材料表面振动信号转变为交变磁场信号，实现 EMAT电磁超声换能器对材料动态响应信号的监测。磁致伸缩胶带原理结构 简单、易操作、通用性强，可用于一般非导电材料激光冲击波结合力检测工 程应用。
附图说明
图1为本发明的激光器结构组成示意图。
1为铁钴镍磁性金属片、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：
一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，包括铁/钴/镍磁性金属 片1、橡胶层2、黑胶带3，所述磁性金属片1通过橡胶层2内嵌于黑胶带3 粘接面内，磁致伸缩胶带紧贴在待检测非导电材料4上，该磁致伸缩胶带的 具体原理如下：
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 部传播；
2)激光冲击波6在材料内部传播时，引发材料表面振动，致使待检测非 导电材料4表面贴覆的磁性金属片1发生伸缩；
3)在外加磁场作用下，磁性金属片1伸缩引起变化磁场，感应外加EMAT 电磁超声换能器产生感应电流；
4)感应电流转变为电压信号后，即可用来表征非金属材料4表面振动信 号强弱。
本发明将铁/钴/镍磁性金属片1粘接于黑胶带3朝内面，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，紧 贴覆待检测材料4表面磁性金属片1将材料4表面振动信号通过磁致伸缩效 应转变为交变磁场信号，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，可用于碳纤维、 陶瓷等非导电材料/部件激光冲击波结合力检测工程应用。
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 (3)

1.一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，包括铁/钴/镍等磁性金属片(1)、橡胶层(2)、黑胶带(3)，所述磁性金属片(1)通过橡胶层(2)内嵌于黑胶带(3)粘接面内，所述磁性金属片(1)紧贴覆待测材料(4)表面，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，致使材料(4)表面贴覆的磁性金属片(1)发生伸缩；
3)在外加磁场作用下，磁性金属片(1)伸缩引起变化磁场，感应外加EMAT电磁超声换能器产生感应电流；
4)感应电流转变为电压信号后，即可用来表征非金属材料表面振动信号强弱。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，其特征在于：磁性金属片(1)通过橡胶层(2)内嵌于黑胶带(3)粘接面内。
3.根据权利要求1所述的一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，其特征在于：表面磁性金属片将材料表面振动信号通过磁致伸缩效应最终转变为电压信号。
CN201810998018.3A 2018-08-29 2018-08-29 一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带 Expired - Fee Related CN109187336B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810998018.3A CN109187336B (zh) 2018-08-29 2018-08-29 一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810998018.3A CN109187336B (zh) 2018-08-29 2018-08-29 一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109187336A true CN109187336A (zh) 2019-01-11
CN109187336B CN109187336B (zh) 2020-10-27

Family

ID=64916611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810998018.3A Expired - Fee Related CN109187336B (zh) 2018-08-29 2018-08-29 一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109187336B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109932425A (zh) * 2019-04-18 2019-06-25 广东工业大学 一种叠层芯片粘接强度比较的方法和装置
CN111965104A (zh) * 2020-08-11 2020-11-20 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司 一种评估金属带锯条涂层粘合强度的方法
CN114561162A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 中国人民解放军空军工程大学 一种用于激光冲击波结合力检测的一体化电磁感应胶带及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2519268Y (zh) * 2001-11-30 2002-10-30 江苏大学 界面结合强度激光冲击定量测定装置
JP2006505773A (ja) * 2002-11-06 2006-02-16 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 層間界面における付着力の測定法
CN102352512A (zh) * 2011-10-26 2012-02-15 江苏大学 一种采用脉冲激光制备高附着力金刚石涂层的方法
CN103091251A (zh) * 2013-01-14 2013-05-08 温州大学 基于激光冲击波技术的材料屈服强度检测方法
CN103343188A (zh) * 2013-07-19 2013-10-09 江苏大学 一种激光冲击强化用吸收层及其夹紧装置
US20140049773A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 David F. Lahrman Photon doppler velocimetry for laser bond inspection
CN107561004A (zh) * 2017-09-25 2018-01-09 中国人民解放军空军工程大学 一种基于激光冲击波的复合材料粘接力在线快速检测方法
CN107796549A (zh) * 2017-09-25 2018-03-13 中国人民解放军空军工程大学 一种用于激光冲击波结合力检测的检测头装置
US9995670B2 (en) * 2015-12-09 2018-06-12 The Boeing Company Method of controlling a laser bond inspection system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2519268Y (zh) * 2001-11-30 2002-10-30 江苏大学 界面结合强度激光冲击定量测定装置
JP2006505773A (ja) * 2002-11-06 2006-02-16 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 層間界面における付着力の測定法
CN102352512A (zh) * 2011-10-26 2012-02-15 江苏大学 一种采用脉冲激光制备高附着力金刚石涂层的方法
US20140049773A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 David F. Lahrman Photon doppler velocimetry for laser bond inspection
CN103091251A (zh) * 2013-01-14 2013-05-08 温州大学 基于激光冲击波技术的材料屈服强度检测方法
CN103343188A (zh) * 2013-07-19 2013-10-09 江苏大学 一种激光冲击强化用吸收层及其夹紧装置
US9995670B2 (en) * 2015-12-09 2018-06-12 The Boeing Company Method of controlling a laser bond inspection system
CN107561004A (zh) * 2017-09-25 2018-01-09 中国人民解放军空军工程大学 一种基于激光冲击波的复合材料粘接力在线快速检测方法
CN107796549A (zh) * 2017-09-25 2018-03-13 中国人民解放军空军工程大学 一种用于激光冲击波结合力检测的检测头装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMELIE PERRIER等: "Towards the development of laser shock test for mechanical characterisation of fibre/matrix interface in eco-composites", 《POLYMER TESTING》 *
ROMAIN ECAULT等: "Numerical modeling of laser-induced shock experiments for the development of the adhesion test for bonded composite materials", 《COMPOSITE STRUCTURES》 *
薛 军等: "激光冲击强化对激光增材 TC4 钛合金组织和抗氧化性的影响", 《中国光学》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109932425A (zh) * 2019-04-18 2019-06-25 广东工业大学 一种叠层芯片粘接强度比较的方法和装置
CN109932425B (zh) * 2019-04-18 2021-08-13 广东工业大学 一种叠层芯片粘接强度比较的方法和装置
CN111965104A (zh) * 2020-08-11 2020-11-20 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司 一种评估金属带锯条涂层粘合强度的方法
CN114561162A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 中国人民解放军空军工程大学 一种用于激光冲击波结合力检测的一体化电磁感应胶带及其制备方法
CN114561162B (zh) * 2022-02-28 2023-05-26 中国人民解放军空军工程大学 一种用于激光冲击波结合力检测的一体化电磁感应胶带及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109187336B (zh) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100192693A1 (en) Acoustic transducer assembly
Perez et al. Acoustic emission detection using fiber Bragg gratings
CN109187336A (zh) 一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带
CN109084918B (zh) 一种基于电磁超声技术的激光冲击波结合力检测方法
Perton et al. Adhesive bond testing of carbon–epoxy composites by laser shockwave
CN107561004A (zh) 一种基于激光冲击波的复合材料粘接力在线快速检测方法
CN107091880B (zh) 一种金属基复合材料脱粘检测方法
CN108872378B (zh) 一种用于金属圆管微损伤评价的非线性扭转模态超声导波方法
Cho et al. Megahertz-range guided pure torsional wave transduction and experiments using a magnetostrictive transducer
Zhou et al. Guided torsional wave generation of a linear in-plane shear piezoelectric array in metallic pipes
CN109142215A (zh) 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
Wu et al. Application of an optical fiber sensor for nonlinear ultrasonic evaluation of fatigue crack
Perton et al. Laser shockwave technique for characterization of nuclear fuel plate interfaces
Baldwin et al. Acoustic emission crack detection with FBG
Li et al. Multiple damage assessment in composite laminates using a Doppler-effect-based fiber-optic sensor
JP4565093B2 (ja) 可動式ｆｂｇ超音波センサ
CN111855807A (zh) 一种超声检测与防雷固定的装置
JP2012122751A (ja) 材料劣化診断装置
Billson et al. Laser-EMAT ultrasonic measurements of bonded metals
JP2006084266A (ja) Ｆｂｇ超音波センサの被検体への取り付け構造及び取り付け方法
Srivastava et al. Acousto-ultrasonic evaluation of the strength of composite material adhesive joints
CN103616441A (zh) 一种用于铁磁材料的电磁超声信号激励装置
CN212845185U (zh) 一种超声检测与防雷固定的装置
Liu et al. Characterization of damage in shielding structures of space vehicles under hypervelocity impact
Mulligan et al. Assessment of PZT transducer bonding techniques under drop-weight impact loading in composites

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201027

Termination date: 20210829

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee