一種基于陣列阻抗特性的復合材料缺陷檢測系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于復合材料缺陷檢測技術領域，具體涉及一種基于陣列阻抗特性的復合 材料缺陷檢測系統。
【背景技術】
[0002] 復合材料是指由兩種或兩種以上不同物質以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā) 揮出各種材料的優(yōu)點，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應用范圍。由于復合材料具有重 量輕、強度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及 金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域，近幾年更是得到 了飛速發(fā)展。然而由于復合材料在生產制造過程中容易出現分層、氣孔、夾雜、疏松、鉆孔、 裂紋等缺陷，容易給人們的生產生活帶來安全隱患和難以預料的經濟損失。在應用過程中， 由于疲勞累積、撞擊、腐蝕等物理化學的因素影響，復合材料也容易產生缺陷。因此，對于復 合材料檢測技術的研究就很重要了。
[0003] 常見的復合材料缺陷檢測方法有射線檢測技術、聲發(fā)射檢測技術、超聲檢測技術 及其他檢測技術。其中，射線檢測法可以獲得缺陷的投影圖像，缺陷定性定量準確，但存在 檢測成本高、射線對人體有害等問題；而聲發(fā)射檢測技術幾乎不受材料限制，是一種動態(tài)的 無損檢測技術，靈敏度高，能夠實現在線監(jiān)測，但存在定位精度不高，干擾噪聲影響嚴重等 不足；超聲波檢測法穿透能力較大，對平面型缺陷探傷靈敏度較高，但檢測時需要耦合劑保 證探頭和被測件表面的充分耦合，不易檢查形狀復雜的工件等缺點。此外，超聲檢測還要求 有一定經驗的檢驗人員來進行操作和判斷檢測結果。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現有復合材料缺陷的檢測方法存在檢測成本高、定位精度不 高、干擾噪聲影響嚴重等技術問題，提供一種基于陣列阻抗特性的復合材料缺陷檢測系統。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0006] -種基于陣列阻抗特性的復合材料缺陷檢測系統，包括柔性激振模塊、檢振模塊、 系統控制模塊、數據處理模塊和結果顯示模塊，所述系統控制模塊分別與柔性激振模塊、檢 振模塊和數據處理模塊連接，數據處理模塊與結果顯示模塊連接；所述柔性激振模塊用于 接收到系統控制模塊的命令后在復合材料表面進行激振；所述檢振模塊用于獲取經被測復 合材料傳播后的振動信號，并將獲取到的振動信號轉換成數字信號發(fā)送給系統控制模塊； 所述系統控制模塊用于控制柔性激振模塊在被測復合材料表面進行激振，并將檢振模塊發(fā) 送的數字信號發(fā)送給數據處理模塊；所述數據處理模塊用于將接收到的數字信號進行濾波 降噪、特征提取、傳遞函數求取和缺陷判定，根據數據分析結果判斷復合材料內部的狀況及 缺陷的大小和位置，最后將數據處理結果和復合材料內部是否存在缺陷及缺陷的狀況結果 進行存儲并發(fā)送給結果顯示模塊；所述結果顯示模塊用于對測量數據結果和復合材料內部 是否存在缺陷及缺陷的狀況結果進行顯示。
[0007] 所述柔性激振模塊由虛擬激勵信號發(fā)生器、D/A轉換子模塊、陣列開關控制子模 塊、功率放大及調理子模塊和多路激振器組成；所述虛擬激勵信號發(fā)生器、D/A轉換子模 塊、陣列開關控制子模塊、功率放大及調理子模塊和多路激振器依次連接；所述虛擬激勵信 號發(fā)生器用于產生系統所需要的數字信號并傳輸給D/A轉換子模塊；所述D/A轉換子模塊 用于將接收的數字信號轉化為模擬電壓信號并傳輸給陣列開關控制子模塊的多路復用器 的公共信號端；所述陣列開關控制子模塊用于將接收的電壓信號通過導通通道傳輸給功率 放大及調理子模塊，經功率放大及調理子模塊對電壓信號進行功率放大和濾波調理后加載 于激振器上，從而控制多路激勵器在被測復合材料表面進行激振；所述功率放大及調理子 模塊用于將電壓信號進行功率放大和濾波調理；所述多路激振器用于在被測復合材料表面 進行激振。
[0008] 所述檢振模塊由多路檢振器、信號調理子模塊和A/D轉換子模塊組成，所述多路 檢振器、信號調理子模塊和A/D轉換子模塊依次連接；所述多路檢振器用于獲取經被測復 合材料傳播后的振動信號，并將該振動信號轉化為電信號輸出給信號調理子模塊；所述信 號調理子模塊用于將接收到的電信號進行放大濾波，并將放大濾波后的信號傳輸給A/D轉 換子模塊；所述A/D轉換子模塊用于將接收到的信號經過模數轉換，并將轉換后的數字信 號經系統控制模塊發(fā)送給數據處理模塊。
[0009] 本發(fā)明采用的技術方案，利用機械阻抗的倒數一機械導納作為系統的傳遞函數獲 取復合材料阻抗的信息，并對獲取復合材料阻抗的信息進行濾波降噪、特征提取、傳遞函數 求取和缺陷判定，根據數據分析結果判斷復合材料內部的狀況及缺陷的大小和位置，實現 對復合材料缺陷進行快速、精確、實時的檢測；解決了現有復合材料缺陷的檢測方法存在檢 測成本高、定位精度不高、干擾噪聲影響嚴重等問題。因此，與【背景技術】相比，本發(fā)明具有檢 測速度快、定位精度高、提高了檢測效率和降低了測試復雜度的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的結構框圖；
[0011] 圖2是柔性激振模塊的結構框圖；
[0012] 圖3是檢振模塊的結構框圖；
[0013] 圖4是陣列阻抗信息獲取示意圖；
[0014] 圖5是本發(fā)明的檢測流程圖；
[0015] 圖6是柔性激振模塊的控制流程圖；
[0016] 圖7是檢振模塊的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 如圖1所示，本實施例中的一種基于陣列阻抗特性的復合材料缺陷檢測系統，包 括柔性激振模塊1、檢振模塊2、系統控制模塊3、數據處理模塊4和結果顯示模塊5，所述系 統控制模塊3分別與柔性激振模塊1、檢振模塊2和數據處理模塊4連接，數據處理模塊4 與結果顯示模塊5連接；所述柔性激振模塊1用于接收到系統控制模塊3的命令后在復合 材料表面進行激振；所述檢振模塊2用于獲取經被測復合材料傳播后的振動信號，并將獲 取到的振動信號轉換成數字信號發(fā)送給系統控制模塊3 ;所述系統控制模塊3為上位機虛 擬儀器程序，負責檢測系統各模塊的工作情況及模塊間工作協調等功能，整個檢測系統的 測量過程是在系統控制模塊3的控制下完成，具體為控制柔性激振模塊1在被測復合材料 表面進行激振，并將檢振模塊2發(fā)送的數字信號發(fā)送給數據處理模塊4 ;所述數據處理模塊 4用于將接收到的數字信號進行濾波降噪、特征提取、傳遞函數求取和缺陷判定，根據數據 分析結果判斷復合材料內部的狀況及缺陷的大小和位置，最后將數據處理結果和復合材料 內部是否存在缺陷及缺陷的狀況結果進行存儲并發(fā)送給結果顯示模塊5 ;所述結果顯示模 塊5用于對測量數據結果和復合材料內部是否存在缺陷及缺陷的狀況結果進行顯示。
[0018] 如圖2所示，所述柔性激振模塊1由虛擬激勵信號發(fā)生器101、D/A轉換子模塊 (PCI8324AF) 102、陣列開關控制子模塊（ADG1606) 103、功率放大及調理子模塊104和16路 激振器105組成；所述虛擬激勵信號發(fā)生器101、D/A轉換子模塊（PCI8324AF) 102、陣列開 關控制子模塊（ADG1606) 103、功率放大及調理子模塊104和16路激振器105依次連接；所 述虛擬激勵信號發(fā)生器101用于在接收到系統控制模塊3的命令后，產生系統所需要的數 字信號并傳輸給D/A轉換子模塊102 ;所述D/A轉換子模塊102用于將接收的數字信號轉 化為模擬電壓信號并傳輸給陣列開關控制子模塊103的多路復用器的公共信號端，D/A轉 換子模塊（PCI8324AF) 102的低5位邏輯輸出值為高電平或低電平，高電平為5V，低電平為 0V;系統控制模塊3通過在控制界面上設置4位二進制數字量的值決定D/A轉換子模塊輸 出4路高低電平，4路高低電平通過傳輸線傳送到陣列開關控制子模塊（ADG1606) 103的多 路復用器的4位二進制地址線上，控制界面上設置的第5位二進制數字量的值決定D/A轉 換子模塊的第5路邏輯電平，該路邏輯電平被傳送到多路復用器的使能端（EN端）；陣列開 關控制子模塊（ADG1606) 103根據使能端輸入的高低電平啟用或禁用多路復用器，根據4位 二進制地址線所確定的地址，導通相應的通道；公共端的電壓信號通過陣列開關控制子模 塊（ADG1606) 103的導通通道傳輸給功率放大及調理子模塊104,對模擬電壓信號進行功率 放大和濾波調理后加載于16路激振器105上，驅動相應通道的激振器105在復合材料表面 進行激振；所述陣列開關控制子模塊（ADG1606) 103用于將接收的電壓信號通過導通通道 傳輸給功率放大及調理子模塊104,經功率放大及調理子模塊104對電壓信號進行功率放 大和濾波調理后加載于16路激振器105上，從而控制相應通道的激勵器105在被測復合材 料表面進行激振；所述功率放大及調理子模塊104用于將電壓信號進行功率放大和