CN109187336B - 一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光技术应用领域，尤其为一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，由磁性金属片、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；紧贴覆非金属材料表面的磁性金属片，将非金属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电磁超声换能器对非金属材料表面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，可用于碳纤维复合材料、陶瓷等非金属材料/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激光辐照在材料表面，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激光冲击波，激光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监测动态响应信号。由于超声波扫描需要结合力检测后离线观察，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，由于上述非金属材料非导电性导致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金属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非金属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电磁超声换能器对非金属材料动态信号的监测,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，表面磁性金属片将非金属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；磁性金属片可将非金属材料表面振动信号转变为交变磁场信号，实现EMAT电磁超声换能器对非金属材料表面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，可用于一般非金属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为磁性金属片、2为橡胶层、3为黑胶带、4为非金属材料、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非金属材料4表面上，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，诱导产生激光冲击波 6并向非金属材料4内部传播；
2)激光冲击波6在非金属材料4内部传播时，引发非金属材料材料4表面振动，致使非金属材料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伸缩引起磁场变化，通过外加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朝外面与脉冲激光束5作用诱导产生激光冲击波6，紧贴覆非金属材料4表面磁性金属片1将非金属材料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，可用于碳纤维复合材料、陶瓷等非金属材料/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 (1)

1.一种用于激光冲击波结合力检测的磁致伸缩胶带，包括磁性金属片(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)紧贴覆非金属材料(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，诱导产生激光冲击波(6)并向非金属材料(4)内部传播；
2)激光冲击波(6)在非金属材料(4)内部传播时，引发非金属材料(4)表面振动，致使非金属材料(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)伸缩引起磁场变化，通过外加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。
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