一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，包括计算机和水槽，水槽内设置有用于放置层状金属复合材料的支架，层状金属复合材料由基板和复板组成，计算机上接有数据采集卡和运动控制卡，数据采集卡上接有超声脉冲接收发生器，超声脉冲接收发生器上接有水浸超声探头，水槽顶部设置有运动架，水浸超声探头悬挂设置在运动架上且能够在第二电机的带动下沿水槽横向运动，水浸超声探头位于层状金属复合材料的上方，第一电机和第二电机均与运动控制卡连接；本发明专利技术还公开了一种层状金属复合材料界面超声波成像检测方法。本发明专利技术的设计新颖合理，实现方便，使用操作便捷，检测精度高，实用性强，适用面广，使用效果好，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于层状金属复合材料的质量检测
，具体涉及一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置及方法。
技术介绍
层状金属复合材料是一种将任意同种或异种金属采用爆炸复合方法制备而成的新型金属复合材料，主要包括钛/钢、钛/不锈钢、铜/钢、锆/钢、钽/钢、钛/镍等。这种复合材料兼具基体金属组元各自的优点，使其在获得单一金属所不具有的物理和化学性能外，也节约了大量的有色金属、稀有金属。目前这种复合材料已被广泛地应用于石油化工、火电核电、航空航天等领域。层状金属复合材料，尤其大幅面层状金属复合板瞬间完成爆炸复合，复合板的整体性能主要依赖于复合板波形界面的结合情况，比如材料缺陷、板面板型、间隙、排气等因素都可能影响复合板界面形貌，使其出现局部冲刷条、熔化等弱结合现象，直接导致复合板在后续机加工过程中开裂。而目前，常规的非破坏性检测方法无法确定这些弱结合区域的存在，因此，如何有效的检测出复合板界面的弱结合区对于爆炸复合工艺的改进及产品质量的提高就显得尤为迫切。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计新颖合理、实现方便、使用操作便捷、检测精度高、实用性强、适用面广、使用效果好、便于推广使用的层状金属复合材料界面超声波成像检测装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在于：包括计算机和水槽，所述水槽内设置有用于放置层状金属复合材料的支架，所述层状金属复合材料由基板和位于基板顶部的复板组成，所述计算机上接有数据采集卡和运动控制卡，所述数据采集卡上接有与运动控制卡连接的超声脉冲接收发生器，所述超声脉冲接收发生器上接有水浸超声探头，所述水槽顶部设置有横跨在水槽上方且能够在第一电机的带动下沿水槽纵向运动的运动架，所述水浸超声探头悬挂设置在运动架上且能够在第二电机的带动下沿水槽横向运动，所述水浸超声探头位于所述层状金属复合材料的上方，所述第一电机和第二电机均与运动控制卡连接。上述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在于：所述水槽纵向顶部两侧均设置有纵向齿条，所述运动架的两侧底部均连接有与所述纵向齿条相啮合的纵向齿轮，所述第一电机设置在运动架的一侧且该侧的纵向齿轮固定连接在第一电机的输出轴上；所述运动架顶部侧面设置有横向齿条，所述第二电机的输出轴上固定连接有与横向齿条啮合的横向齿轮，所述水浸超声探头与横向齿轮固定连接。上述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在于：所述水浸超声探头为频率为5MHz～50MHz的线聚焦式水浸超声探头或点聚焦式水浸超声探头。上述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在于：所述基板的材质为黑色金属或有色金属，所述复板的材质为有色金属。上述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在于：所述基板和复板的长度相等且均为0.1m～20m，所述基板和复板的宽度相等且均为0.1m～5m，所述基板的厚度为3mm～300mm，所述复板的厚度为1mm～20mm。本专利技术还提供了一种方法步骤简单、实现方便、检测精高、实用性强的层状金属复合材料界面超声波成像检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、超声扫描参数设置：在计算机上设置超声扫描参数，所述超声扫描参数包括扫描长度L、扫描宽度D、扫描速度v扫、扫描步距s和数据采集卡的采样频率f；步骤二、水浸超声探头复位：在计算机上输入复位命令，计算机通过运动控制卡控制第一电机和第二电机运动，第一电机和第二电机带动水浸超声探头运动到初始位置处，使水浸超声探头位于所述层状金属复合材料的一个角上方；步骤三、对层状金属复合材料进行超声波扫描：在计算机上输入开始检测命令，计算机通过运动控制卡控制第一电机和第二电机按照扫描速度v扫运动，第一电机和第二电机带动水浸超声探头按照弓字型运动轨迹循环的方式对所述层状金属复合材料的表面进行扫描步距s的A型扫描，直到按照扫描长度L和扫描宽度D将整个所述层状金属复合材料的表面扫描完毕；所述水浸超声探头每到达一个扫描点处，所述运动控制卡输出信号触发超声脉冲接收发生器发出激励脉冲作用在超声水浸探头上，使超声水浸探头发射超声波信号，超声波信号沿所述层状金属复合材料的厚度方向传播，并在所述层状金属复合材料中发生反射，超声脉冲接收发生器接收到所述层状金属复合材料反射回的超声脉冲信号后输出同步脉冲给数据采集卡，所述数据采集卡接收到同步脉冲后按照采样频率f对超声脉冲接收发生器接收到的超声脉冲信号进行A/D采样并传输给计算机；步骤四、超声波信号分析处理：计算机存储其接收到的各个扫描点处的超声波信号，并对各个扫描点处的超声波信号进行如下分析处理：计算机根据公式计算得到所述层状金属复合材料的基板和复板结合的界面反射的超声波信号的起始时间点t始，并根据公式t终＝t始+tw计算得到所述层状金属复合材料的基板和复板结合的界面反射的超声波信号的终止时间点t终，再找出从起始时间点t始到终止时间点t终的时间段内幅值最大的超声波信号的幅值，作为该扫描点处的超声波信号的幅值；其中，d复为复板的厚度，v复为超声波在复板中的传播速度，tw为超声脉冲接收发生器接收超声脉冲信号的闸门宽度；步骤五、超声波成像：计算机调用灰度图成像模块，根据各个扫描点处的超声波信号的幅值，绘制出层状金属复合材料界面超声波成像的灰度图。上述的方法，其特征在于：步骤一中所述扫描长度L为0.1m～20m，所述扫描宽度D为0.1m～5m。上述的方法，其特征在于：步骤一中所述扫描速度v扫为0.1mm/min～30000mm/min，所述扫描步距s为0.01mm～5mm，所述数据采集卡的采样频率f为10MHz～100MHz。上述的方法，其特征在于：步骤四中所述tw的取值为2μs～10μs。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术层状金属复合材料界面超声波成像检测装置的结构简单，设计新颖合理，实现方便，使用操作便捷。2、本专利技术层状金属复合材料界面超声波成像检测方法的方法步骤简单，实现方便。3、本专利技术采用超声波无损检测方法来对层状金属复合材料界面进行成像检测，超声波处理方便，并有良好的指向性，操作简便且实现方便，能够真实、直观的反应爆炸复合板界面波形、界面形貌，不仅可以甄别复合板界面完全不结合区域，而且可以对复合板界面弱结合区及完全结合区进行区分。4、通过本专利技术的复合板界面超声波成像技术，能够对所制备的复合板界面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在于：包括计算机(8)和水槽(1)，所述水槽(1)内设置有用于放置层状金属复合材料的支架(5)，所述层状金属复合材料由基板(2)和位于基板(2)顶部的复板(3)组成，所述计算机(8)上接有数据采集卡(9)和运动控制卡(6)，所述数据采集卡(9)上接有与运动控制卡(6)连接的超声脉冲接收发生器(7)，所述超声脉冲接收发生器(7)上接有水浸超声探头(4)，所述水槽(1)顶部设置有横跨在水槽(1)上方且能够在第一电机(11)的带动下沿水槽(1)纵向运动的运动架(10)，所述水浸超声探头(4)悬挂设置在运动架(10)上且能够在第二电机(12)的带动下沿水槽(1)横向运动，所述水浸超声探头(4)位于所述层状金属复合材料的上方，所述第一电机(11)和第二电机(12)均与运动控制卡(6)连接。

【技术特征摘要】
1.一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在于：包括计算机(8)和水
槽(1)，所述水槽(1)内设置有用于放置层状金属复合材料的支架(5)，所述层状金属复合材
料由基板(2)和位于基板(2)顶部的复板(3)组成，所述计算机(8)上接有数据采集卡(9)和
运动控制卡(6)，所述数据采集卡(9)上接有与运动控制卡(6)连接的超声脉冲接收发生器
(7)，所述超声脉冲接收发生器(7)上接有水浸超声探头(4)，所述水槽(1)顶部设置有横跨
在水槽(1)上方且能够在第一电机(11)的带动下沿水槽(1)纵向运动的运动架(10)，所述水
浸超声探头(4)悬挂设置在运动架(10)上且能够在第二电机(12)的带动下沿水槽(1)横向
运动，所述水浸超声探头(4)位于所述层状金属复合材料的上方，所述第一电机(11)和第二
电机(12)均与运动控制卡(6)连接。
2.按照权利要求1所述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在
于：所述水槽(1)纵向顶部两侧均设置有纵向齿条(13)，所述运动架(10)的两侧底部均连接
有与所述纵向齿条(13)相啮合的纵向齿轮(14)，所述第一电机(11)设置在运动架(10)的一
侧且该侧的纵向齿轮(14)固定连接在第一电机(11)的输出轴上；所述运动架(10)顶部侧面
设置有横向齿条(15)，所述第二电机(12)的输出轴上固定连接有与横向齿条(15)啮合的横
向齿轮(16)，所述水浸超声探头(4)与横向齿轮(16)固定连接。
3.按照权利要求1所述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在
于：所述水浸超声探头(4)为频率为5MHz～50MHz的线聚焦式水浸超声探头或点聚焦式水浸
超声探头。
4.按照权利要求1所述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在
于：所述基板(2)的材质为黑色金属或有色金属，所述复板(3)的材质为有色金属。
5.按照权利要求1所述的一种层状金属复合材料界面超声波成像检测装置，其特征在
于：所述基板(2)和复板(3)的长度相等且均为0.1m～20m，所述基板(2)和复板(3)的宽度相
等且均为0.1m～5m，所述基板(2)的厚度为3mm～300mm，所述复板(3)的厚度为1mm～20mm。
6.一种利用如权利要求1所述的装置进行层状金属复合材料界面超声波成像检测的方
法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、超声扫描参数设置：在计算机(8)上设置超声扫描参数，所述超声扫描参数包
括扫描长度L、扫描宽度D、扫描速度v扫、扫描步距s和数据采集卡(9)的采样频率f；
步骤二、水浸超声探头(4)复位：在计算机(8)上输入复位命令，计算机(8)通过运动控
制卡(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵惠，李平仓，刘燕平，王礼营，
申请(专利权)人：西安天力金属复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61