多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法技术

本发明专利技术公开了一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，设计并制作两组不同加压时间t

Terahertz test optimization method for pressure parameters of multi-layer structure

【技术实现步骤摘要】
多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法
本专利技术涉及一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，用于优化陶瓷基复合材料粘接中加压时间工艺参数，属于无损检测

技术介绍
陶瓷基复合材料具有超轻质、高孔隙、低导热、防隔热一体化的特征，在使用中与粘接基体结构采用有机胶粘的方式进行连接，其中陶瓷基复合材料与粘接基体由于热膨胀系数不同，陶瓷基复合材料自身比较脆，需增加缓冲垫层作为缓冲，即陶瓷基复合材料+有机胶+缓冲垫+有机胶+粘接基体的组合使用状态。在有机粘接剂的使用过程中，为了保证其与粘接基体的粘接强度，先进行工艺参数的摸索，结合粘接试块粘接强度测试实验数据，进而最终确定实际粘接工艺参数。现有的粘接工艺技术主要有粘接面表面处理、配胶、涂胶、晾置、加压黏合、常温固化。加压黏合中最常用的手段是真空加压，真空加压时间是影响粘接强度最重要的两个技术指标。需设置不同组不同真空加压时间变量的粘接强度试验，利用粘接强度考核指标来分析粘接工艺的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，将太赫兹时域光谱技术引入陶瓷基复合材料粘接工艺参数确定中，提供一种针对加压时间的粘接试验块的太赫兹检测数据分析方法，结合粘接试块粘接强度测试实验数据，共同优化粘接工艺参数。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、设计并制作两组不同加压时间t1、t2的多层结构粘接试验件，提取试验件波形特征值，分别对两组试验件进行太赫兹检测，对检测数据进行太赫兹时域光谱成像，获得试验件的太赫兹时域图谱；步骤二、对所述步骤一太赫兹检测得到的波形数据进行多特征值成像，得到不同成像方式特征值；步骤三、对经过太赫兹检测的不同加压时间试验件进行粘接强度试验，比较在加压时间不同的情况下，不同加压时间的试验件的胶层实际拉伸强度的大小；步骤四、利用支持向量机建立预测模型：将由步骤二多特征值成像得到的不同成像方式特征值和由步骤三得到的不同加压时间试验件的粘接强度试验数据输入到支持向量机中，建立预测模型；步骤五、对步骤四建立的预测模型进行验证优化：另外设计制作一组加压时间t3的试验样件，并利用太赫兹检测成像，提取不同成像方式特征值，将不同成像方式特征值输入到步骤四建立的预测模型，得出粘接强度预测结果；对加压时间t3试验样件进行粘接强度试验，获得试验结果，用试验结果判断预测模型获得的预测结果与实际粘接强度结果的一致性，并对预测模型进行优化；优化后的预测模型用于陶瓷基复合材料粘接工艺加压参数分类及优化。附图说明图1是本专利技术多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法流程示意图。图2是太赫兹时域波形解释图。图3是支持向量机原理图。图4是支持向量机分类结果图。图5是粘接试验件结构图。图6是优化模型示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例详细介绍本专利技术的技术方案：本专利技术的原理为，首先设计并制作两组不同加压时间的对比试验，结合太赫兹波对试验数据进行样件不同成像方式特征值提取，再结合粘接强度试验得到实际粘接强度数据，利用这两组实验数据的不同成像方式特征值建立优化模型，对粘接强度结果进行预测，最后用一组加压时间为t3的试验件用作验证，判断优化模型预测值和实际粘接强度值是否符合，符合的话这说明此模型可用于陶瓷基复合材料粘接工艺加压参数分类及优化方法。若不符合，则调整优化模型，来对粘接强度值进行预测，直至与粘接强度实际值符合。如图2所示，标注了一种典型的太赫兹波在样件分层介质中的传播情况，图中，①处界面是陶瓷基复合材料粘接试验件的瓦-上胶面分层界面，②区域是第一有机硅胶层区域，③区域是缓冲垫区域，④区域是第二有机硅胶层区域，⑤处界面是第二有机硅胶层与金属板粘接的交界面。如图1所示，本专利技术一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，其包括以下步骤：步骤一、设计并制作不同加压时间的试验样件，预计设计2组不同加压时间的陶瓷基复合材料粘接试验件，具体结构如图5所示，第1层为陶瓷基材料，第2层为第一有机硅胶层，第3层为缓冲垫，第4层为第二有机硅胶层，第5层为金属板(粘接基体)。对试验件分别提取以下特征值：第一有机硅胶层能量、变异系数、方差、飞行时间，第二有机硅胶层能量、峰度、方差、飞行时间，缓冲垫能量、方差，第一有机硅胶层到第二有机硅胶层的飞行时间。加压时间分别为t1、t2的试验件制作完成后，对两组试验件分别进行太赫兹检测，得到时间窗口长度为T的太赫兹波形，各个检测点处的太赫兹时域波形幅值E(t)。然后对不同加压时间的试验件进行太赫兹时域光谱成像，获得不同加压时间的试验件太赫兹时域图谱。步骤二、对步骤一得到陶瓷基复合材料粘接试验件的波形数据进行多特征值成像，针对试验件不同的区域采用不同的方式进行成像，对第一有机硅胶层、第二有机硅胶层和缓冲垫进行功率谱成像IMup，IMdown，IMdn和方差成像Vupσ，Vdownσ，Vdnσ，对第一有机硅胶层单独进行变异系数成像Cv，第二有机硅胶层进行峰度成像K，并对第一有机硅胶层上表面和第二有机硅胶层下表面以及第一有机硅胶层上表面到第二有机硅胶层下表面进行飞行时间成像Ttup，Ttdown，Tt，以此来获得试验件不同区域的特征值成像信息，进而获得不同成像方式特征值。功率谱成像计算公式如式(1)：其中，T为太赫兹时域波形功率谱成像计算区间，E(t)为太赫兹时域波形中飞行时间t对应的信号幅值。方差成像计算公式如式(2)：其中，N为索引采样点数量，E(ti)为太赫兹时域波形中飞行时间Ti对应的幅值。Avg为T区间内采样点均值。Tum为在T区间内幅值最大值Emax(t)对应的飞行时间值，Tum＝{Ti|max(E(Ti)),Ti∈Tup}，ω(t)为高斯窗函数。飞行时间成像计算公式如式(3)：Tt＝T2-T1(3)其中，T2为成像区域下表面对应的飞行时间，T1成像区域上表面对应的飞行时间。峰度成像计算公式如式(4)：其中，E(ti)为太赫兹时域波形中飞行时间Ti对应的幅值。TCal为提取波形峰度特征值变化明显的计算区间。变异系数的计算公式如式(5)：Cv＝(σ(T)÷E(t))*100％(5)其中，σ(T)为第一有机硅胶层波形信号幅值的标准偏差，E(t)为第一有机硅胶层波形信号幅值平均值。步骤三、将步骤二得到的不同加压时间的陶瓷基复合材料粘接试验件进行粘接强度试验，得到不同加压时间t1，t2的粘接强度试验数据，由这些粘接强度试验数据，来比较不同加压时间下的试验件胶层拉伸强度的大小。步骤四、将由步骤二多特征值成像得到的不同成像方式特征值和由步骤三得到的粘接强度试验结果输入到支持向量机中，用支持向量机建立预测模型，预测模型如图6所示，其预测函数如下：H1:(ω,x)+b＝-1H0:(ω,x)+b本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、设计并制作两组不同加压时间t

【技术特征摘要】
1.一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、设计并制作两组不同加压时间t1、t2的多层结构粘接试验件，提取试验件波形特征值，分别对两组试验件进行太赫兹检测，对检测数据进行太赫兹时域光谱成像，获得试验件的太赫兹时域图谱；
步骤二、对所述步骤一太赫兹检测得到的波形数据进行多特征值成像，得到不同成像方式特征值；
步骤三、对经过太赫兹检测的不同加压时间试验件进行粘接强度试验，比较在加压时间不同的情况下，不同加压时间的试验件的胶层实际拉伸强度的大小；
步骤四、利用支持向量机建立预测模型：将由步骤二得到的不同成像方式特征值和步骤三得到的不同加压时间试验件的粘接强度试验数据输入到支持向量机中，建立预测模型；
步骤五、对步骤四建立的预测模型进行验证优化：另外设计制作一组加压时间t3的试验样件，利用太赫兹检测并进行多特征值成像，提取不同成像方式特征值，将其输入到步骤四建立的预测模型，得出粘接强度预测结果；对加压时间t3试验样件进行粘接强度试验，获得试验结果，用试验结果判断预测模型获得的预测结果与实际粘接强度结果的一致性，并对预测模型进行优化；优化后的预测模型用于陶瓷基复合材料粘接工艺加压参数分类及优化。


2.如权利要求1所述的一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，其特征在于，所述多层结构粘接试验件为陶瓷基复合材料粘接试验件，其由上至下依次为陶瓷基材料、第一有机硅胶层、缓冲垫、第二有机硅胶层、粘接基体。


3.如权利要求2所述的一种多层结构粘接加压参数太赫兹检测优化方法，其特征在于，所述步骤一中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟华，顾健，张丹丹，任姣姣，李丽娟，张霁旸，牟达，杨昕，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22