固体材料表面疲劳裂纹的无损检测方法

摘要

本发明公开了一种固体材料表面疲劳裂纹的无损检测方法，在扫查光源的每步扫查过程中，通过检测激发光源激发的声表面波信号在激光加热以及冷却两种情况下的变化，以实现微裂纹的检测。具体来说，在使用扫描激光源法在样品表面进行扫查时，在每步扫查中，通过分别观察接收点在加热和冷却的情况下所接收到的由激发源所激发的声表面波信号来检测裂纹的存在，然后通过移动激发、加热以及检测源，以实现待测样品表面的二维扫查。本发明不仅提高了对疲劳裂纹的检测灵敏度，理论上可以检测纳米量级的裂纹，而且声表面波在热弹机制下非接触激发，避免材料产生过热现象，从而实现无损检测。

主权项

一种固体材料表面疲劳裂纹的无损检测方法，其特征在于：在使用扫描激光源法在样品表面进行扫查时，在每步扫查中，通过分别观察接收点在加热和冷却的情况下所接收到的由激发源所激发的声表面波信号来检测裂纹的存在，然后通过移动激发源、加热源以及检测源，以实现待测样品表面的二维扫查；在扫查激发源和加热源的每步扫查过程中，第一步，在关闭加热激光的条件下，记录激发光源在样品表面固定一点激发并传播至接收点的声表面波信号，记为Sig_cool；第二步，在开启加热激光的条件下，记录激发源在样品表面固定一点激发并传播至接收点的声表面波信号，记为Sig_heat；第三步，对所获取的两组声表面波信号数据进行处理，即将两信号幅值相减，得到该扫查位置激光激发声表面波的振幅差值δ_Sig,1；第四步，重复第一步至第三步n次，得到第n次扫查位置激光激发声表面波的振幅差值δ_Sig,n，再将所得声表面波振幅差值平均，即记录在该扫查位置δ_sig的峰峰值；第五步，扫查光源移动一个扫查步长，重复以上四步，实现光源在固体材料样品表面的扫查，扫查完需检查的表面作为一个扫查周期；第六步，在一个扫查周期结束后，将各点得到的δ_sig峰峰值与对应扫查点的位置绘入一幅曲线，通过观察δ_sig幅值的变化即可检测材料中是否存在微小的疲劳裂纹；第七步，同时沿扫查路径垂直方向移动所有光源，进行第二个周期的扫查，从而实现样品表面的二维扫描光声成像。