一种涂层结合力评估方法、系统及存储介质

本发明涉及涂层结合力检测的，尤其涉及一种涂层结合力评估方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、涂层与基体材料界面力学性能的定量表征以及涂层与基体的涂层结合力的检测对评价涂层质量、优化制备工艺和发展新涂层技术具有非常重要的理论意义和现实意义，是表面工程技术领域急需解决的关键问题之一。

2、目前评估涂层与基体材料的涂层结合力的方法有划格法、胶带法、摩擦法、热震试验、弯曲试验等，但采用上述手段对涂层结合力进行测量不仅会对待测样品造成不可逆的破坏，还因测量过程复杂，导致所需的测量时间较长，测量效率低。

3、此外还有利用基于超声检测的声压反射系数幅度法对涂层结合力进行评估，该方法为采用单一频率的超声脉冲信号对待测样品进行检测，虽然可避免对待测样品造成不可逆的破坏，但由于受限于探头的带宽能否接收到足够的谐振频率，涂层结合力对声压反射系数的影响不明显，使涂层结合力评估的灵敏度不足。

技术实现思路

1、本发明提供了一种涂层结合力评估方法、系统及存储介质，解决了现有的涂层结合力评估的灵敏度不足的技术问题。

2、本发明第一方面提供了一种涂层结合力评估方法，所述方法应用于涂层结合力评估系统，所述涂层结合力评估系统包括水槽和超声换能模块；所述方法包括：

3、将待测样品置入盛有超声耦合介质的所述水槽中；

4、采用所述超声换能模块在预设时间内向所述待测样品的目标测试点重复发射线性调制超声信号，并接收所述目标测试点的驻波信号；

5、按照频域转换方法对所述驻波信号进行处理，得到所述目标测试点对应的样品驻波信号频谱；

6、根据标准驻波信号频谱，结合所述样品驻波信号频谱，计算所述目标测试点对应的声压反射系数幅度谱；

7、从所述声压反射系数幅度谱中提取第一陷波频率和第二陷波频率，并计算得到所述目标测试点对应的涂层结合强度特征值。

8、可选地，所述采用所述超声换能模块在预设时间内向所述待测样品的目标测试点重复发射线性调制超声信号前，还包括：

9、根据预设的采样间隔，确定所述待测样品上的多个测试点，将其中一个未得到涂层结合强度特征值的所述测试点确定为目标测试点；

10、所述从所述声压反射系数幅度谱中提取第一陷波频率和第二陷波频率，计算所述目标测试点对应的涂层结合强度特征值后，还包括：

11、跳转执行所述将其中一个未得到涂层结合强度特征值的所述测试点确定为目标测试点，直至得到全部所述测试点对应的涂层结合强度特征值；

12、根据全部所述测试点对应的涂层结合强度特征值，构建定量表征所述待测样品的涂层结合力的超声图像。

13、可选地，根据全部所述测试点对应的涂层结合强度特征值，构建定量表征涂层结合力的超声图像，包括：

14、根据全部所述测试点的分布规律，在二维坐标系中构建相应的平面网格；

15、将全部所述测试点对应的涂层结合强度特征值分别与所述平面网格进行关联映射处理；

16、采用预设的填色规则，结合所述涂层结合强度特征值，对所述平面网格进行上色处理，得到定量表征涂层结合力的超声图像。

17、可选地，所述声压反射系数幅度谱的计算公式为：

18、

19、式中，s为所述声压反射系数幅度谱，f1(w)为样品驻波信号频谱，f2(w)为标准驻波信号频谱。

20、可选地，所述从所述声压反射系数幅度谱中提取第一陷波频率和第二陷波频率，并计算得到所述目标测试点对应的涂层结合强度特征值，包括：

21、分别提取所述声压反射系数幅度谱中幅值最小的两个波谷对应的频率，得到第一陷波频率和第二陷波频率；

22、计算所述第一陷波频率和所述第二陷波频率的差值，得到谐振频率差；

23、采用所述第一陷波频率、所述第二陷波频率及所述谐振频率差，计算谐振频率偏移特征值；

24、提取所述谐振频率偏移特征值的小数部分，得到所述目标测试点对应的涂层结合强度特征值。

25、可选地，所述谐振频率偏移特征值的计算公式为：

26、

27、式中，nir为所述谐振频率偏移特征值，f1为所述第一陷波频率，f2为所述第二陷波频率，f为所述谐振频率差。

28、可选地，所述将待测样品置入盛有超声耦合介质的所述水槽中，包括：

29、将待测样品置入装有超声耦合介质的水槽中，使所述超声耦合介质浸没所述待测样品；

30、将所述超声换能模块浸入所述超声耦合介质中，置于所述待测样品的目标测试点正上方的待测样品表面回波幅值最大的位置，使所述超声换能模块发射的主声束与所述待测样品表面垂直。

31、本发明第二方面提供了一种涂层结合力评估系统，包括水槽、超声换能模块和控制模块；

32、所述水槽用于装盛超声耦合介质和待测样品；

33、所述超声换能模块包括接收晶片、发射晶片、隔声层、信号发生单元及信号采集单元；

34、所述接收晶片为环状，所述环状的中部空心位置设置所述发射晶片，所述发射晶片与所述接收晶片之间设置有所述隔声层；

35、所述发射晶片用于向所述待测样品的目标测试点垂直发射线性调制超声信号；

36、所述接收晶片用于接收所述目标测试点的驻波信号；

37、所述隔声层用于隔绝所述发射晶片与所述接收晶片之间的声干扰；

38、所述信号发生单元与所述发射晶片连接，用于为所述发射晶片提供交变电压；

39、所述信号采集单元与所述接收晶片连接，用于采集所述接收晶片接收到的驻波信号；

40、所述控制模块包括存储器和处理器；

41、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

42、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上述任一项所述的涂层结合力评估方法。

43、可选地，所述系统还包括三维步进模块；

44、所述三维步进模块用于控制所述超声换能模块的移动。

45、本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码被处理器执行时用于执行如上述任一项所述的涂层结合力评估方法。

46、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

47、在本发明提供的涂层结合力评估方法中，通过超声换能模块持续收发线性调制超声信号对目标测试点进行超声检测，放大了涂层结合力对声压反射系数的影响，且通过计算得到的涂层结合强度特征值可定量表征涂层结合力，涂层结合强度特征值会随涂层结合力的变化发生明显变化，有效提高了涂层结合力评估的灵敏度。

技术特征：

1.一种涂层结合力评估方法，其特征在于，应用于涂层结合力评估系统，所述涂层结合力评估系统包括水槽和超声换能模块；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的涂层结合力评估方法，其特征在于，所述采用所述超声换能模块在预设时间内向所述待测样品的目标测试点重复发射线性调制超声信号前，还包括：

3.根据权利要求2所述的涂层结合力评估方法，其特征在于，根据全部所述测试点对应的涂层结合强度特征值，构建定量表征涂层结合力的超声图像，包括：

4.根据权利要求1所述的涂层结合力评估方法，其特征在于，所述声压反射系数幅度谱的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的涂层结合力评估方法，其特征在于，所述从所述声压反射系数幅度谱中提取第一陷波频率和第二陷波频率，并计算得到所述目标测试点对应的涂层结合强度特征值，包括：

6.根据权利要求5所述的涂层结合力评估方法，其特征在于，所述谐振频率偏移特征值的计算公式为：

7.根据权利要求1所述的涂层结合力评估方法，其特征在于，所述将待测样品置入盛有超声耦合介质的所述水槽中，包括：

8.一种涂层结合力评估系统，其特征在于，包括水槽、超声换能模块和控制模块；

9.根据权利要求8所述的涂层结合力评估系统，其特征在于，还包括三维步进模块；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码被处理器执行时用于执行如权利要求1至7任一项所述的涂层结合力评估方法。

技术总结
本发明公开了一种涂层结合力评估方法、系统及存储介质，涉及涂层结合力检测的技术领域。本发明的方法包括：将待测样品置入盛有超声耦合介质的水槽中，采用所述超声换能模块在预设时间内向待测样品的目标测试点重复发射线性调制超声信号，并接收目标测试点的驻波信号，对驻波信号进行处理和计算后得到目标测试点对应的涂层结合强度特征值。其中通过超声换能模块持续收发线性调制超声信号对目标测试点进行超声检测，放大了涂层结合力对声压反射系数的影响，且通过计算得到的涂层结合强度特征值可定量表征涂层结合力，有效提高了涂层结合力评估的灵敏度。

技术研发人员：袁懋诞,徐健林,纪轩荣,陈燕
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16