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原文传递一种线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置及方法

专利名称：	一种线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置及方法
摘要：	本发明公开了一种线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置及方法，所述装置包括红外热像仪、热像仪升降台、第一激光发射器、第二激光发射器、数据采集卡、控制器、同步触发器、第一功率放大器、第二功率放大器、第一激光驱动器、第二激光驱动器、第一准直镜、第二准直镜、第一平面镜、第二平面镜、第一激光分束器、第二激光分束器、数字信号接收器、计算机、压缩机、蒸发器、冷凝器、毛细管、箱体、制冷剂、温度传感器、冷凝控制器、直线导轨、步进电机、电机驱动器和PLC控制器。本发明可以提高脱粘缺陷的识别效果，辨别碳纤维的铺层方向，减少周围环境噪声的干扰，提高碳纤维复合材料脱粘缺陷的边缘检测效果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨商业大学
发明人：	卜迟武;刘国增;张喜斌;晏祖根
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910268146.7
公开号：	CN109900742A
代理机构：	哈尔滨龙科专利代理有限公司
代理人：	高媛
分类号：	G01N25/72(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	150028 黑龙江省哈尔滨市松北区学海街1号
主权项：	1.一种线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置，其特征在于所述装置包括红外图像采集装置、热激励系统、数据信号接收处理装置、冷凝装置、直线导轨及其组件，其中：所述红外图像采集装置由红外热像仪和热像仪升降台组成；所述热激励系统由第一激光发射器、第二激光发射器、数据采集卡、控制器、同步触发器、第一功率放大器、第二功率放大器、第一激光驱动器、第二激光驱动器、第一准直镜、第二准直镜、第一平面镜、第二平面镜、第一激光分束器和第二激光分束器组成；所述数据信号接收处理装置由数字信号接收器和计算机组成；所述冷凝装置由压缩机、蒸发器、冷凝器、毛细管、箱体、制冷剂、温度传感器、冷凝控制器组成；所述直线导轨及其组件由直线导轨、步进电机、电机驱动器和PLC控制器组成；所述箱体内设置有第一激光分束器、第二激光分束器、第一激光发射器、第二激光发射器、第一平面镜、第二平面镜、热像仪升降台、红外热像仪、蒸发器、步进电机、温度传感器；所述红外热像仪固定于热像仪升降台上，红外热像仪镜头正对于在被测试件的中心位置处；所述红外热像仪的输入端与数字信号接收器的输出端相连；所述数字信号接收器的输入端与计算机的输出端相连；所述计算机的输出端与数据采集卡的输入端相连；所述数据采集卡的输出端与控制器的输入端相连；所述控制器的输出端与同步触发器的输入端相连；所述同步触发器的第一个输出端与第一功率放大器的输入端相连；所述同步触发器的第二个输出端与第二功率放大器的输入端相连；所述第一功率放大器的输出端与第一激光驱动器的输入端相连；所述第二功率放大器的输出端与第二激光驱动器的输入端相连；所述第一激光驱动器的输出端与第一准直镜的输入端相连；所述第二激光驱动器的输出端与第二准直镜的输入端相连；所述第一准直镜的输出端与第一激光发射器的输入端相连；所述第二准直镜的输出端与第二激光发射器的输入端相连；所述第一激光发射器发出有线性调频激励信号的激光，激光通过第一激光分束器分成多束激光通过第一平面镜的反射，改变光路，最终作用于被测试件的表面；所述第二激光发射器发出有非线性调频激励信号的激光，发出的激光通过第二激光分束器分成多束激光通过第二平面镜的反射，改变光路，最终作用于被测试件的表面；所述直线导轨的输入端与步进电机的输出端相连；所述步进电机的输入端与电机驱动器的输出端相连；所述电机驱动器的输入端与PLC控制器11的输出端相连；所述PLC控制器的输入端与计算机的输出端相连；所述蒸发器内设置有制冷剂；所述压缩机与冷凝器的一端相连；所述冷凝器的另一端与毛细管的一端相连；所述毛细管的另一端与蒸发器的一端相连；蒸发器的另一端通过回流管与压缩机相连；所述回流管上设置有温度传感器；所述冷凝器与冷凝控制器的输出端相连；所述冷凝控制器的输入端与计算机的输出端相连。 2.据权利要求1所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置，其特征在于所述热像仪升降台包括移动导轨、底座、顶座、第一支撑钉、第二支撑钉、弹簧和螺母，其中：移动导轨上安装有底座，底座上设置有螺母，顶座上设置有第一支撑钉和第二支撑钉，底座和顶座之间连接有弹簧。 3.根据权利要求1所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置，其特征在于所述箱体由隔热材料、保温材料和反光膜组成，箱体的最外层为隔热材料，中间层为保温材料，最内层为反光膜。 4.根据权利要求1所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置，其特征在于所述第一平面镜和第二平面镜的反射角度在15°至45°之间。 5.根据权利要求4所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷装置，其特征在于所述第一平面镜和第二平面镜的反射角度为30°。 6.根据权利要求1所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷的方法，其特征在于所述箱体内温度在5°至15°之间。 7.根据权利要求6所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷的方法，其特征在于所述箱体内温度为10°。 8.一种利用权利要求1-7任一权利所述装置实现线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤： S1：将红外热像仪固定于热像仪升降台上，调节红外热像仪与被测试件的前后距离，调节热像仪升降台垂直高度，使红外热像仪的镜头与被测试件缺陷中心位置在同一水平高度上； S2：将被测试件固定于直线导轨的试件平台中心上，利用PLC控制器控制步进电机移动试件平台，将被测试件移动至红外热像仪镜头正对位置； S3：调节红外热像仪焦距，在计算机屏幕中显示清晰的红外图像； S4：调节平面镜的反射角度，激光激励经过平面镜的反射最终作用于被测试件表面缺陷处； S5：依次将实验所需的实验器件摆放连接好，接通实验器件的电源并保证处于正常工作状态； S6：使用计算机控制冷凝装置对箱体内温度冷却，降至室温以下： S7：通过温度传感器对箱体内部温度进行实时监测，在计算机中输入线性调频激励信号和非线性调频激励信号； S8：计算机触发红外热像仪采集加热前2秒的红外图像序列； S9：在计算机的触发下，激光发射器输出线性非线性调频混合激励； S10：同步触发器保证线性调频激励信号与非线性调频激励信号同时触发，同时发出线性调频和非线性调频混合激光激励； S11：红外热像仪采集线性调频和非线性调频混合激光激励作用于被测试件表面后的图像序列； S12：将红外热像仪采集到的图像数据输出到计算机内，在计算机中对采集到的图像序列进行数据处理； S13：根据数据处理结果判断被测试件表面缺陷，以及对被测试件脱粘缺陷直径、缺陷深度、缺陷边缘识别。 9.根据权利要求8所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷的方法，其特征在于所述红外热像仪与被测试件前后位置在30cm至50cm之间。 10.根据权利要求8所述的线性和非线性调频混合激励制冷式检测碳纤维复合材料脱粘缺陷的方法，其特征在于所述红外热像仪与被测试件前后位置在40cm。
所属类别：	发明专利