[发明专利]一种金刚石片裂纹检测方法与装置

权利要求书

1.一种金刚石片裂纹检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将待检测CVD金刚石片固定在压电陶瓷激振底座，利用白噪声发生器产生白噪声电激励信号驱动压电陶瓷激振底座产生振动信号；

S2：用激光多普勒测振仪测得待检测CVD金刚石片的振动响应信号，并对振动响应信号进行时间序列分析建立ARMA模型并提取特征参数，建立的ARMA模型表达式为：

式中a_t为白噪声激励，θ_i、分别为待估计的ARMA模型AR部分系数和模型MA部分系数，p，q为正整数；

S3：通过步骤S2中所获得的特征参数计算待检测CVD金刚石片一阶或多阶固有频率ω_i与无裂纹CVD金刚石片一阶或多阶固有频率ω₀对比，判断待测CVD金刚石片是否存在裂纹，若不存在裂纹，检测结束；若存在裂纹，执行步骤S4；

S4：通过步骤S2中所获得的特征参数构造待测CVD金刚石片裂纹程度识别指标DFi，其表达式为：

式中，分别为模型AR部分第一阶系数、第二阶系数和第三阶系数；

S5：选取无裂纹CVD金刚石片，按照步骤S1、S2、S4，采集无裂纹CVD金刚石片的振动响应信号，进行时间序列分析建立ARMA模型，提取特征参构造无裂纹CVD金刚石片裂纹程度识别指标数DF₀；

S6：将待测CVD金刚石片裂纹程度识别指标DF_i与无裂纹CVD金刚石片裂纹程度识别指标数DF₀做除法运算，即：

当CVD金刚石片存在裂纹时，H值偏离于1，且裂纹程度越大，H值偏离1的程度越大，通过分析量化裂纹损伤程度，以此判断CVD金刚石片的裂纹大小，决定是否参与后续衬体加工。

2.根据权利要求1所述的一种金刚石片裂纹检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用示波器来显示白噪声信号发生器产生的激励信号波形。

3.根据权利要求1所述的一种金刚石片裂纹检测方法，其特征在于：所述步骤S2中对待测CVD金刚石片的振动响应信号进行多次采集，提高所采集数据的准确度。

4.根据权利要求1所述的一种金刚石片裂纹检测方法，其特征在于：所述步骤S2中为避免待测CVD金刚石片固定位置存在裂纹造成裂纹识别不出的问题，对于同一片待测CVD金刚石片一次检测之后上下旋转180度再次检测一次。

5.根据权利要求1所述的一种金刚石片裂纹检测方法，其特征在于：所述步骤S3中，对多片无裂纹CVD金刚石片进行测量并求平均值，得出无裂纹金刚石片一阶或多阶固有频率ω₀范围值。

6.一种金刚石片裂纹检测装置，其特征在于：包括压电陶瓷激振底座、白噪声信号发生器、用于将CVD金刚石片的一侧固定在压电陶瓷激振底座表面上的固定装置、激光多普勒测振仪和波形显示及信号处理分析系统，所述白噪声信号发生器用于产生白噪声电激励信号驱动压电陶瓷激振底座产生振动信号，所述白噪声信号发生器的信号输出端与压电陶瓷激振底座的信号输入端连接，所述激光多普勒测振仪的检测端与CVD金刚石片的非固定侧连接，所述激光多普勒测振仪的信号输出端与波形显示及信号处理分析系统的信号输入端连接，所述激光多普勒测振仪用于检测CVD金刚石片的振动响应信号并对振动响应信号进行时间序列分析建立ARMA模型并提取特征参数，建立的ARMA模型表达式为：

式中a_t为白噪声激励，θ_i、分别为待估计的ARMA模型AR部分系数和模型MA部分系数，p，q为正整数；

根据提取的特征参数构造待测CVD金刚石片裂纹程度识别指标DFi，其表达式为：

式中，分别为模型AR部分第一阶系数、第二阶系数和第三阶系数。

7.根据权利要求6所述的一种金刚石片裂纹检测装置，其特征在于：还包括示波器，所述示波器用于显示白噪声信号发生器产生的激励信号波形，所述示波器的信号输入端与压电陶瓷激振底座的信号输出端连接。

8.根据权利要求6所述的一种金刚石片裂纹检测装置，其特征在于：还包括弹性隔振装置，所述压电陶瓷激振底座设置在弹性隔振装置上。