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原文传递热障涂层结构的界面应力检测系统及方法

专利名称：	热障涂层结构的界面应力检测系统及方法
摘要：	本发明提供了一种热障涂层结构的界面应力检测系统及方法，涉及热障涂层结构的界面应力检测技术领域，该系统包括激光光源、第一二向色镜、聚焦透镜和荧光光谱仪；聚焦透镜和荧光光谱仪分别设置在第一二向色镜的两侧；激光光源出射的激发光束经第一二向色镜反射以及聚焦透镜聚焦后入射到被测物体表面；被测物体基于该激发光束背向激发的稀土荧光和红宝石荧光进入荧光光谱仪形成对应的稀土荧光光谱和红宝石荧光光谱。本发明基于双荧光法能够完整测量热障涂层内部关键界面处的应力分布特征，并能够采用扫描方式实现关键界面处层间面内应力的全场分布，从而解决了热障涂层安全评估及寿命预测研究所亟需、已有实验技术却难以有效实现的界面应力表征。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	仇巍;张雁恒;亢一澜;曲传咏;张茜;郭金利
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910639343.5
公开号：	CN110231325A
代理机构：	北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	周宇
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	300000 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种热障涂层结构的界面应力检测系统，其特征在于，应用于具有热障涂层的被测物体，所述热障涂层的陶瓷层的紧邻界面处形成有掺杂稀土元素的荧光子层；所述系统包括激光光源、第一二向色镜、聚焦透镜和荧光光谱仪；所述聚焦透镜和所述荧光光谱仪分别设置在所述第一二向色镜的两侧；所述激光光源出射的激发光束经所述第一二向色镜反射以及所述聚焦透镜聚焦后入射到所述被测物体表面；所述被测物体基于所述激发光束背向激发的稀土荧光和红宝石荧光分别经所述聚焦透镜和所述第一二向色镜后进入所述荧光光谱仪，并在所述荧光光谱仪中形成对应的稀土荧光光谱和红宝石荧光光谱；其中，所述稀土荧光光谱用于指示所述被测物体的荧光子层内的应力，所述红宝石荧光光谱用于指示所述被测物体的热生长氧化层内的应力。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述荧光光谱仪包括稀土荧光光谱仪和红宝石荧光光谱仪；所述第一二向色镜与所述荧光光谱仪之间还设置有第二二向色镜；从所述第一二向色镜透射出的稀土荧光经所述第二二向色镜反射后进入所述稀土荧光光谱仪；从所述第一二向色镜透射出的红宝石荧光经所述第二二向色镜透射后进入所述红宝石荧光光谱仪。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二二向色镜与所述稀土荧光光谱仪之间以及所述第二二向色镜与所述红宝石荧光光谱仪之间均设置有窄带滤光片。 4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述第一二向色镜与所述荧光光谱仪之间的第二二向色镜和Y型光纤，所述Y型光纤的每个分叉端与所述第二二向色镜之间均设置有窄带滤光片，所述Y型光纤的出口端与所述荧光光谱仪连接；从所述第一二向色镜透射出的稀土荧光经所述第二二向色镜反射后，再穿过所述窄带滤光片进入所述Y型光纤；从所述第一二向色镜透射出的红宝石荧光经所述第二二向色镜透射后，再穿过所述窄带滤光片进入所述Y型光纤；所述稀土荧光和所述红宝石荧光通过所述Y型光纤进入所述荧光光谱仪。 5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述聚焦透镜包括显微物镜。 6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源与所述第一二向色镜之间设置有准直器。 7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源与所述第一二向色镜之间还设置有单色片。 8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源与所述第一二向色镜之间还设置有反射镜，所述反射镜用于将所述激光光源出射的激发光束反射至所述第一二向色镜。 9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源包括半导体泵浦固体激光器。 10.一种热障涂层结构的界面应力检测方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-9中任一项所述的热障涂层结构的界面应力检测系统；所述方法包括：获取所述热障涂层结构的界面应力检测系统检测得到的被测物体的稀土荧光光谱和红宝石荧光光谱；根据所述稀土荧光光谱和所述红宝石荧光光谱，计算得到所述稀土荧光光谱的特征峰与预设的第一特征峰之间的第一峰位偏移量以及所述红宝石荧光光谱的特征峰与预设的第二特征峰之间的第二峰位偏移量；其中，所述第一特征峰为无应力状态下所激发出的原始稀土荧光光谱的特征峰，所述第二特征峰为无应力状态下所激发出的原始红宝石荧光光谱的特征峰；根据所述第一峰位偏移量和所述第二峰位偏移量，计算得到所述被测物体的荧光子层内的应力和热生长氧化层内的应力。
所属类别：	发明专利