CN112255090A - 一种可变锤面数字敲击锤及用于复合材料检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可变锤面数字敲击锤及用于复合材料检测方法，该敲击锤包括敲击锤锤体，所述敲击锤锤体内设有压电式加速度传感器，所述敲击锤锤体的前端固定设有前端固定板，所述前端固定板的前端设有数量为十六个的锤头，所述锤头与所述前端固定板之间均连接有弹簧，所述锤头上均设有小锤面，有益效果：这样的装置结构简单，使用方便，可变锤面数字敲击锤的锤面是可变的，在锤向被检测物体时，会随着被检测物体的曲面而变化，从而保证可变锤面数字敲击锤在敲击时与被检测表面的切线都是垂直的，产生较好的检测效果。

Description

一种可变锤面数字敲击锤及用于复合材料检测方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体来说，涉及一种可变锤面数字敲击锤及用于复合材料检测方法。
背景技术
复合材料大规模应用为民机设计、生产以及适航与维修带来了机遇，同时也面临巨大的挑战。复合材料在工艺过程中，由于增强纤维的表面状态、树脂粘度、低分子物含量、线性高聚物向体型高聚物转化的化学反应速度、树脂与纤维的浸渍性、组分材料热膨胀系数的差异以及工艺参数控制的影响等，在复合材料制品中难免会出现气孔、疏松、树脂开裂、分层和脱粘等缺陷；。
以敲击检测为基础的无损检测方法是目前在复合材料结构损伤检测中最常用的一种方法，相对X射线和超声波等其他无损检测方法，该方法具有简单、廉价和快速等优点。通常检测人员利用硬币或锤头等工具敲击飞机表面，通过仔细辨别敲击声音的差异来查找损伤缺陷，这种方式严重依赖于操作人员的敲击手法和主观经验判断，检测人员需要经过长期专业的培训方能上岗。从事该项工作的人员也会因为长期的敲击声，对自身听力造成不可逆的损伤。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种可变锤面数字敲击锤及用于复合材料检测方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种可变锤面数字敲击锤，包括敲击锤锤体，所述敲击锤锤体内设有压电式加速度传感器，所述敲击锤锤体的前端固定设有前端固定板，所述前端固定板的前端设有数量为十六个的锤头，所述锤头与所述前端固定板之间均连接有弹簧，所述锤头上均设有小锤面。
进一步，所述压电式加速度传感器安装在所述可变锤面数字敲击锤锤头内。
进一步的，所述压电式加速度传感器的表面采用高绝缘塑料材质。
进一步的，所述敲击锤锤体是由尼龙、有机玻璃、木质、钢、铜等制成。
进一步的，所述敲击锤锤体下方固定设有锤柄，所述锤柄上可拆卸套设有橡胶保护套。
一种所述可变锤面数字敲击锤用于复合材料检测方法，包括步骤：
S1:通过可变锤面数字敲击锤敲击待检复合材料表面产生机械振动获取被测复合材料表面阻尼振动信号；
S2：压电式加速度传感器对信号进行采集并传送给数字信号处理模块进行处理；
S3：数字信号处理模块根据敲击波形的峰值是否达到预先设定的门阈值来确定待检复合材料表面的强度和缺陷。
进一步的，所述压电式加速度传感器采用空气阻尼介质，其外部采用高绝缘塑料材质。
本发明提供了一种可变锤面数字敲击锤，有益效果如下：
(1)、通过在敲击锤锤体内设有压电式加速度传感器，敲击锤锤体的前端固定设有前端固定板，前端固定板的前端设有数量为十六个的锤头，锤头与前端固定板之间均连接有弹簧，锤头上均设有小锤面，使用时，锤面由十六个小锤面平面组成，每个小锤面上安装一个小弹簧，弹簧的一端连接在小锤面上，另一端连接在前端固定板上。当锤面敲击在待检测的物体上时，十六个小锤面会遇到待检测物体的阻力，在阻力的作用下，十六个小锤面就会在阻力的作用下压迫弹簧变形，从而使十六个小锤面都随着待检测物体的曲面形状产生变形，保证了十六个小曲面的敲击力与待检测物体表面的法线垂直，这样的装置结构简单，使用方便，可变锤面数字敲击锤的锤面是可变的，在锤向被检测物体时，会随着被检测物体的曲面而变化，从而保证可变锤面数字敲击锤在敲击时与被检测表面的切线都是垂直的，产生较好的检测效果。
(2)、在压电式加速度传感器的表面采用高绝缘塑料材质，提高其表面的绝缘效果，增加其使用寿命。
(3)、在敲击锤锤体是由尼龙、有机玻璃、木质、钢、铜等制成，成本易得，价格便宜，降低其成本。
(4)、在敲击锤锤体下方固定设有锤柄，所述锤柄上可拆卸套设有橡胶保护套，便于其使用的同时，对起到防滑的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种可变锤面数字敲击锤的结构示意图。
图中：
1、敲击锤锤体；2、压电式加速度传感器；3、前端固定板；4、弹簧；
5、锤头；6、小锤面；7、锤柄；8、橡胶保护套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做出进一步的描述：
实施例一：
请参阅图1，根据本发明实施例的一种可变锤面数字敲击锤，包括敲击锤锤体1，所述敲击锤锤体1内设有压电式加速度传感器2，所述敲击锤锤体1的前端固定设有前端固定板3，所述前端固定板3的前端设有数量为十六个的锤头5，所述锤头5与所述前端固定板3之间均连接有弹簧4，所述锤头5上均设有小锤面6。
通过本发明的上述方案，通过在敲击锤锤体1内设有压电式加速度传感器2，所述敲击锤锤体1的前端固定设有前端固定板3，所述前端固定板3的前端设有数量为十六个的锤头5，所述锤头5与所述前端固定板3之间均连接有弹簧4，所述锤头5上均设有小锤面6，使用时，锤面由十六个小锤面6平面组成，每个小锤面6上安装一个弹簧4，弹簧4的一端连接在小锤面6上，另一端连接在前端固定板3上，当锤面敲击在待检测的物体上时，十六个小锤会遇到待检测物体的阻力，在阻力的作用下，十六个小锤面6就会在阻力的作用下压迫弹簧4变形，从而使十六个小锤面6都随着待检测物体的曲面形状产生变形，保证了十六个小曲面的敲击力与待检测物体表面的法线垂直，这样的装置结构简单，使用方便，可变锤面数字敲击锤的锤面是可变的，在锤向被检测物体时，会随着被检测物体的曲面而变化，从而保证可变锤面数字敲击锤在敲击时与被检测表面的切线都是垂直的，产生较好的检测效果。
所述压电式加速度传感器2的表面采用高绝缘塑料材质，提高其表面的绝缘效果，增加其使用寿命；所述敲击锤锤体1是由尼龙、有机玻璃、木质、钢、铜等制成，成本易得，价格便宜，降低其成本；所述敲击锤锤体1下方固定设有锤柄7，所述锤柄7上可拆卸套设有橡胶保护套8，便于其使用的同时，对起到防滑的作用。
实施例二：
本发明提供一种复合材料检测方法，包括步骤：
S1:通过可变锤面数字敲击锤敲击待检复合材料表面产生机械振动获取被测复合材料表面阻尼振动信号；
S2：压电式加速度传感器对信号进行采集并传送给数字信号处理模块进行处理；
S3：数字信号处理模块根据敲击波形的峰值是否达到预先设定的门阈值来确定待检复合材料表面的强度和缺陷。
所述，压电式加速度传感器安装在可变锤面数字敲击锤的锤头里面，本发明拟选用压电式加速度传感器采集初始振动信息，当压电式加速度传感器在承受沿其敏感轴向的外力作用时，就会产生电荷，因而可以把压电式加速度传感器看成为一个电荷源，受力作用后在压电材料电极表面聚集电荷，又可以把它看成是一个以压电材料为介质的电容器。压电加速度传感器既是电荷源又是电容器，能够有效抑制传感器固有频率振动而又不损失其灵敏度。压电加速度传感器的优点是其固定频率高，高频响应好，加速度的测量范围大、坚实牢固，体积小，重量轻，工作温度范围宽。压电材料价廉、简单且输出电压较大。
数字信号处理模块包括放大电路、电压比较器、可编程逻辑器、开关稳压器和计算机软件***等几部分，统一集中安装在可变锤面数字敲击锤的外部盒内。传感器采集到的信号是持续时间非常短的连续非周期信号，需首先采用连续时间信号的傅里叶变换和傅里叶级数进行处理，然后用PAL IC对傅里叶变换之后的信号进行测量。如果敲击波形的峰值未达到PAL IC设定的门阈值，则敲击部位正常。反之，损伤部位的波形在门阈值以上，显示敲击波形不正常。
为获得较好的动态冲击响应曲线，正确的检测复合材料的强度和缺陷，本发明传感器拟采用空气阻尼介质，应用特殊的无应力封装工艺。传感器外部采用高绝缘塑料材质，并采取了防潮密封措施。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
在实际应用时，使用时，锤面由十六个小锤面6平面组成，每个小锤面6上安装一个弹簧4，弹簧4的一端连接在小锤面6上，另一端连接在前端固定板3上，当锤面敲击在待检测的物体上时，十六个小锤会遇到待检测物体的阻力，在阻力的作用下，十六个小锤面6就会在阻力的作用下压迫弹簧4变形，从而使十六个小锤面6都随着待检测物体的曲面形状产生变形，保证了十六个小曲面的敲击力与待检测物体表面的法线垂直，这样的装置结构简单，使用方便，可变锤面数字敲击锤的锤面是可变的，在锤向被检测物体时，会随着被检测物体的曲面而变化，从而保证可变锤面数字敲击锤在敲击时与被检测表面的切线都是垂直的，产生较好的检测效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可变锤面数字敲击锤，其特征在于，包括敲击锤锤体(1)，所述敲击锤锤体(1)内设有压电式加速度传感器(2)，所述敲击锤锤体(1)的前端固定设有前端固定板(3)，所述前端固定板(3)的前端设有数量为十六个的锤头(5)，所述锤头(5)与所述前端固定板(3)之间均连接有弹簧(4)，所述锤头(5)上均设有小锤面(6)。
2.根据权利要求1所述的一种可变锤面数字敲击锤，其特征在于，所述压电式加速度传感器(2)安装在所述可变锤面数字敲击锤锤头(5)内。
3.根据权利要求1所述的一种可变锤面数字敲击锤，其特征在于，所述压电式加速度传感器(2)的表面采用高绝缘塑料材质。
4.根据权利要求1所述的一种可变锤面数字敲击锤，其特征在于，所述敲击锤锤体(1)是由尼龙、有机玻璃、木质、钢、铜制成。
5.根据权利要求1所述的一种可变锤面数字敲击锤，其特征在于，所述敲击锤锤体(1)下方固定设有锤柄(7)，所述锤柄(7)上可拆卸套设有橡胶保护套(8)。
6.一种如权1所述可变锤面数字敲击锤用于复合材料检测方法，其特征在于，包括步骤：
S1:通过可变锤面数字敲击锤敲击待检复合材料表面产生机械振动获取被测复合材料表面阻尼振动信号；
S2：压电式加速度传感器对信号进行采集并传送给数字信号处理模块进行处理；
S3：数字信号处理模块根据敲击波形的峰值是否达到预先设定的门阈值来确定待检复合材料表面的强度和缺陷。
7.根据权利要求6所述的一种复合材料检测方法，其特征在于，所述压电式加速度传感器采用空气阻尼介质，其外部采用高绝缘塑料材质。
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