[发明专利]太赫兹时域光谱检测复合材料胶接结构脱粘缺陷的方法

说明书

本发明公开了太赫兹时域光谱检测复合材料胶接结构脱粘缺陷的方法，制备胶接结构样本；利用太赫兹时域光谱系统对胶接结构样本进行测试；获取胶接结构样本粘合部分的时域信号；将时域信号变换为频域信号；对胶接结构样本在太赫兹时域光谱系统的反射模式下进行二维扫描，分别得到三维时域数据矩阵和三维频域数据矩阵；应用太赫兹三维时域数据矩阵的时间轴数据对胶接结构样本进行成像；应用三维频域数据矩阵的频谱轴数据对胶接结构样本进行成像；根据成像结果对胶接结构样本的脱粘缺陷进行人工识别。本发明不会破坏待测样本，为非接触式检测，并且在检测过程中不需要在复合材料表面涂抹其他辅助物质，避免了对样本的污染和伤害。

技术领域

本发明涉及太赫兹时域光谱检测复合材料胶接结构脱粘缺陷的方法。

背景技术

复合材料的胶接结构在工程应用中有诸多的优越性，胶接技术是包括国防工业在内的现代工业中越来越广泛采用的工艺技术，其中包括金属材料之间、金属材料与非金属材料之间及非金属材料之间各类材料的胶接。其中复合材料夹层结构，它是一种层合复合材料，面板和芯材用胶接的方法连接起来，具有强度高、重量小、成本低等优点，被广泛应用于航空、雷达、汽车、建筑、风电等领域。胶接的过程中工艺条件和环境的影响，容易使夹层结构胶接面产生脱粘缺陷，以及实施过程中疲劳、老化、腐蚀等各种因素也容易造成弱粘接或者脱粘缺陷，大大降低构件性能，影响复合材料的可靠性。

胶接结构界面粘接状况的无损检测技术中，常用的射线检测方法对复合材料中的分层缺陷不敏感，不易发现与射线垂直方向上的缺陷；超声波检测方法为接触式检测，且速度慢，检测周期长；红外检测法检测胶接结构，对面板的厚度和材料的导热系数有要求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了太赫兹时域光谱检测复合材料胶接结构脱粘缺陷的方法，利用太赫兹对电介质PMI和胶层有穿透性，对金属材料钢板有很强反射性，建立太赫兹与胶接结构的相互作用模型，对胶接结构进行反射模式的二维扫描和数据成像处理，实现脱粘缺陷的检测。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

太赫兹时域光谱检测复合材料胶接结构脱粘缺陷的方法，包括：

步骤(1)：制备胶接结构样本；所述胶接结构样本，包括：复合材料层和金属层，所述复合材料层和金属层之间通过胶进行部分粘合；

步骤(2)：利用太赫兹时域光谱系统对胶接结构样本进行测试；

步骤(3)：获取胶接结构样本粘合部分的时域信号作为第一时域参考信号ref1；获取胶接结构样本未粘合部分的时域信号作为第二时域参考信号ref2；

步骤(4)：将第一时域参考信号ref1进行傅里叶变换为第一频域参考信号；将第二时域参考信号ref2进行傅里叶变换为第二频域参考信号；

步骤(5)：对胶接结构样本在太赫兹时域光谱系统的反射模式下进行二维扫描，分别得到三维时域数据矩阵和三维频域数据矩阵；

步骤(6)：应用太赫兹三维时域数据矩阵的时间轴数据对胶接结构样本进行成像，根据设定时间位置对应的信号幅值、幅值最大值和延迟时间对胶接结构样本进行成像；

步骤(7)：应用三维频域数据矩阵的频谱轴数据对胶接结构样本进行成像，根据频域信号不同频点的幅值和所有频点幅值叠加值分别对胶接结构样本成像；

步骤(8)：根据步骤(6)和步骤(7)的成像结果对胶接结构样本的脱粘缺陷进行人工识别。

所述步骤(7)应用太赫兹频域信号不同频点的幅值对胶接结构样本成像，频点的选择粘合部分的与未粘合部分的频域幅值差大于设定阈值的频点；

Δf(ω)＝f_ref1(ω)-f_ref2(ω)；