涂层固化状态的非线性Lamb波实时监测方法.pdf

2 0 2 3年 第3 7卷 第4期测 试 技 术 学 报V o l.3 7 N o.4 2 0 2 3(总第1 6 0期)J O U R N A L O F T E S T A N D M E A S U R E M E N T T E C H N O L O G Y(S u m N o.1 6 0)文章编号:1 6 7 1-7 4 4 9(2 0 2 3)0 4-0 3 2 3-0 7 涂层固化状态的非线性L a m b波实时监测方法闫秀玲,杨亚军,陈友兴,王召巴,岳登魁,吴其洲(中北大学 信息与通信工程学院,山西 太原 0 3 0 0 5 1)摘 要:为了对固体火箭发动机涂层固化状态进行有效表征,研究了一种基于相对三阶非线性系数的涂层固化状态表征方法。根据L a m b波在涂层固化过程中表现出的非线性特性,实验研究了非线性L a m b波在钢/涂层双层复合粘接结构中的传播规律,分析了声衰减系数、基波幅值、三次谐波幅值和涂层厚度在整个固化过程的变化规律,探索了关于基波幅值、三次谐波幅值和厚度参数相结合的相对三阶非线性系数表征方法。研究结果表明:相对三阶非线性系数与固化过程存在明显的规律性;在粘流态、凝胶态和玻璃态归一化相对三阶非线性系数变化范围分别为1 0.6 3、0.6 3 0.5 7和0.5 7 0.5 6。因此,相对三阶非线性系数能明显地反映涂层的不同固化过程,可用于涂层固化状态的表征。关键词:非线性L a m b波;固化;涂层;实时监测;相对三阶非线性系数中图分类号:T B 3 3 2 文献标识码:A d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 6 7 1-7 4 4 9.2 0 2 3.0 4.0 0 8N o n l i n e a r L a m b W a v e R e a l-T i m e M o n i t o r i n g M e t h o d f o r C u r i n g S t a t e o f C o a t i n gY A N X i u l i n g,Y A N G Y a j u n,C H E N Y o u x i n g,WA N G Z h a o b a,Y U E D e n g k u i,WU Q i z h o u(S c h o o l o f I n f o r m a t i o n a n d C o mm u n i c a t i o n E n g i n e e r i n g,N o r t h U n i v e r s i t y o f C h i n a,T a i y u a n 0 3 0 0 5 1,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o e f f e c t i v e l y c h a r a c t e r i z e t h e c u r i n g s t a t e o f s o l i d r o c k e t m o t o r c o a t i n g,a m e t h o d b a s e d o n a r e l a t i v e t h i r d-o r d e r n o n l i n e a r c o e f f i c i e n t i s s t u d i e d i n t h i s p a p e r.A c c o r d i n g t o t h e n o n l i n e a r c h a r a c t e r i s t i c s o f L a m b w a v e i n t h e c u r i n g p r o c e s s o f c o a t i n g,t h e p r o p a g a t i o n l a w o f n o n l i n e a r L a m b w a v e i n s t e e l/c o a t i n g d o u b l e-l a y e r c o m p o s i t e b o n d i n g s t r u c t u r e i s s t u d i e d i n t h e e x p e r i m e n t,t h e c h a n g e s o f a c o u s t i c a t t e n u a t i o n c o e f f i c i e n t,f u n d a m e n t a l a m p l i t u d e,t h i r d h a r m o n i c a m p l i t u d e a n d c o a t i n g t h i c k-n e s s d u r i n g t h e c u r i n g p r o c e s s i s a n a l y z e d,t h e r e l a t i v e t h i r d-o r d e r n o n l i n e a r c o e f f i c i e n t c h a r a c t e r i z a t i o n m e t h o d r e g a r d i n g t h e c o m b i n a t i o n o f f u n d a m e n t a l a m p l i t u d e,t h i r d h a r m o n i c a m p l i t u d e a n d t h i c k n e s s p a r a m e t e r i s e x p l o r e d.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e r e i s a n o b v i o u s r e g u l a r i t y b e t w e e n t h e r e l a t i v e t h i r d-o r-d e r n o n l i n e a r c o e f f i c i e n t a n d t h e c u r i n g p r o c e s s.T h e n o r m a l i z e d r e l a t i v e t h i r d-o r d e r n o n l i n e a r c o e f f i-c i e n t s i n t h e v i s c o u s f l o w s t a g e,g e l l e d s t a g e a n d g l a s s s t a g e v a r y f r o m 1 t o 0.6 3,0.6 3 t o 0.5 7,a n d 0.5 7 t o 0.5 6,r e s p e c t i v e l y.T h e r e f o r e,t h e r e l a t i v e t h i r d-o r d e r n o n l i n e a r c o e f f i c i e n t c a n o b v i o u s l y r e f l e c t t h e d i f f e r e n t c u r i n g p r o c e s s e s o f t h e c o a t i n g a n d c a n b e u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e c u r i n g s t a t e.K e y w o r d s:n o n l i n e a r L a m b w a v e s;c u r i n g;c o a t i n g;r e a l t i m e m o n i t o r i n g;r e l a t i v e t h i r d-o r d e r n o n l i n e a r c o e f f i c i e n t收稿日期:2 0 2 2-0 7-0 5 基金项目:山西省自然科学基金资助项目(2 0 2 1 0 3 0 2 1 2 2 4 1 8 9,2 0 2 1 0 3 0 2 1 2 2 4 2 0 2)作者简介:闫秀玲(1 9 9 4-),硕士生,主要从事非线性超声及信号处理技术研究。E-m a i l:1 0 6 3 9 2 0 3 8 7 q q.c o m。通信作者:陈友兴(1 9 7 9-),教授,主要从事自动检测技术、信号与信息处理、成像与重建技术等研究。E-m a i l:c h e n y o u x i n g n u c.e d u.c n。0 引 言涂层粘接技术广泛应用于国防、航空、航天等领域,具有密封、隔热、减震等多种优势1。但在生产过程中,由于涂层与基体材料不同,难免存在涂层与基体材料的局部分离、脱粘、鼓包等现象,从而影响涂层的粘接性能。比如,在固体火箭发动机的生产过程中,为了保证推进剂与绝热层或壳体牢固地粘接在一起,在两者之间设计了过渡涂层2。为了提升固体火箭发动机的粘接质量,要求此过渡涂层与基体材料间的界面粘接牢固可靠,而界面的粘接性能与过渡涂层的固化状态息息相关。因此,迫切需要一定的技术手段对上述涂层的固化状态进行检测。对于涂层固化状态的检测技术主要有:差示扫描量热法(D S C)、红外光谱法、介电分析法、光纤传感法等,这些方法目前很难应用到在线生产的检测中。线性超声波检测技术具有无损伤、操作简单、灵敏度高、穿透能力强等特点,已被广泛应用于复合材料的检测中3。如W o j t c z a k等4建立了一种基于L a m b波色散曲线测定常温下双层圆柱钢夹缝中粘接剂固化状态的方法,然而,线性超声法常受到增益噪声、探测对象不均匀等的限制,使得特征参量变化微弱不敏感,检测结果不能令人满意5。非线性超声检测技术与线性超声检测技术相比,灵敏度更高、衰减小,能从本质上反映材料微观结构变化对超声波传播过程的影响,已成为板状结构材料内部和表面微观结构变化、微小缺陷定性分析和定量评价的主要手段6。如X u等7采用非线性超声检测系统对A l2O3涂层内部或基体与涂层之间的界面处发生的微损伤进行检测,Z a b b a l等8提出采用非线性超声检测技术测量用薄粘合剂粘接的金属粘接结构中的弱粘接缺陷。杨亚军等9提出采用非线性脉冲回波技术对丁羟衬层的固化状态进行监测,并利用二阶非线性系数对固化状态进行表征,研究结果表明,丁羟衬层非线性系数随固化时间的增加呈现先迅速减小后缓慢减小的变化规律,但该方法回波携带丁羟衬层信息量小,在各状态下参数变化范围小。近年来,非线性L a m b波超声检测技术凭借传播距离远、携带信息量大、灵敏度高等特点被广泛应用于板状结构的超声无损检测中。如任建文等1 0采用非线性L a m b波对金属材料力学性能的退化进行了检测并利用二阶非线性系数对材料的性能进行评价,结果表明,非线性系数随拉伸残余应变的增加呈现先增加后下降的趋势。然而,涂层在固化过程中微观结构不断发生变化以及L a m b波固有的频散、多模式特性,导致L a m b波在涂层中传播时所引起的非线性异常复杂,从而增加了监测难度。本文以钢板/涂层双层复合粘接结构为研究对象,采用非线性L a m b波技术对涂层的固化过程进行研究,详细分析了声衰减系数、谐波幅值和固化厚度随涂层固化时间的变化规律,提出采用相对三阶非线性系数表征涂层的固化状态,证实了非线性L a m b波实时监测涂层固化过程的可行性及有效性,为工业生产中涂层固化过程的监测提供了指导意义。1 非线性L a m b波检测系统与测量方法1.1 试件材料设置为了能够更加直观的研究涂层固化过程和激发特定的L a m b波模态,本文制作了由钢/涂层双层复 合 粘 接 结 构 组 成 的 试 件,钢 板 尺 寸 为2 6 0 mm 7 0 mm 2 mm,涂层尺寸为2 4 0 mm5 0 mm 2 mm,其剖面图如图 1 所示。本文采用的涂层料浆主要成分为HT P B/T D I,按生产工艺进行制备。图 1 试件的剖面图F i g.1 C r o s s-s e c t i o n v i e w o f t e s t p i e c e1.2 非线性L a m b波监测固化过程的检测系统依据涂层固化对温度的要求和涂层易于流动的特点,设计了实时监测涂层固化过程的非线性L a m b波监测系统,如图 2 所示。其中包括:R AM-S N A P-5 0 0 0非线性超声检测系统、示波器、计算机、窄带发射(T)和宽带接收(R)换能器(直径1 2 mm,频率分别为4 MH z和1 2 MH z)、透声楔块、美国磁通超声耦合剂(系水溶性分子材料组成,适用于-7 9 3)、恒温箱及钢/涂层双层复合粘接试件和激光测距仪。为了激发高能量的脉冲信号,要求激励信号的423测 试 技 术 学 报2 0 2 3年第4期频率与超声换能器的中心频率相近,因此,由R AM-5 0 0 0-S N A P非线性超声检测系统输出周期为3、中心频率为4 MH z、采样频率为1 0 0 MH z的高能正弦脉冲信号。该信号经过匹配电阻、低通滤波器传输到已置于恒温箱中的窄带发射换能器上,穿过楔块以入射角传输到钢板内部,产生沿水平方向向前传播的L a m b波,记为L a m b波。该波在向前传播时,部分横波以纵波的形式透射入涂层,在涂层/钢板粘接界面再次发生透射,以L a m b波的形式沿着钢板继续传播1 1,随后由同侧1 2 MH z宽带接收换能器接收,并转换为电信号最终传入示波器,具体传播过程如图 2 所示。图 2 中激光测距仪用于从恒温箱顶部的孔处实时监测涂层厚度的变化。为了在钢板/涂层试件中产生和检测L a m b波信号,发射和接收换能器被耦合到专门设计的楔块上。示波器实时采集的不同固化时间下的L a m b波信号如图 3 所示,L a m b波信号幅值呈现逐渐下降的趋势,相位向左发生偏移。图 2 涂层固化监测系统F i g.2 C o a t i n g c u r i n g m o n i t o r i n g s y s t e m图 3 不同固化时间的L a m b波信号F i g.3 L a m b w a v e s w i t h d i f f e r e n t c u r i n g t i m e s i g n a l1.3 非线性L a m b波的产生本文以涂层固化温度6 0 为例,说明非线性L a m b波实时监测固化系统的有效性。在6 0 下,厚度2 mm的钢板横波声速为3 1 9 4 m/s,纵波声速为4 9 9 2 m/s,利用 D i s p e r s i o n软件求得相速度频散曲线如图 4 所示。由图 4 可知,在不同的频厚积下,板中至少存在2种不同的L a m b波模态,且随着频厚积的增加模态增多。由于L a m b波多模态和多频散的特点给实验检测带来了困难,因此,本文为了降低多模态对测量结果的干扰以及考虑A 0、S 0模态没有截止频率且较平稳的特点,选择斜入射法激发A 0、S 0模式的L a m b波信号;为了尽量避免严重的频散现象发生,本文依据频散曲线选择4 MH z作为激励频率。图 4 6 0 下钢的相速度频散曲线F i g.4 P h a s e v e l o c i t y d i s p e r s i o n c u r v e o f s t e e l a t 6 0 根据激发L a m b波非线性效应的条件,本文所激发的L a m b波模态需满足:激发的L a m b波模态应尽可能满足相速度匹配;固体板中激发的高阶奇数谐波为对称或反对称模态1 2。由图 4 可知,对于厚度为2 mm的钢板,基波A 0模态的频率为4 MH z,相速度为2 8 3 4 m/s;三次谐波S 0模 态 的 频 率 为1 2 MH z,相 速 度 为2 8 8 4 m/s,两者近似相等,满足相速度匹配的条件。因此,此系统能够激发具有累计非线性效应的高次谐波,如图 5 所示,可以明显地看到三次谐波信号。为了激发A 0、S 0模态的L a m b波,楔块入射角需满足S n e l l定律1 3,即=a r c s i n(c1/cp),(1)式中:c1为楔块的纵波声速;cp为激发的L a m b波模态的相速度。本文所选楔块纵波波速c1经实验测量为2 4 3 4 m/s,A 0/S 0模态L a m b波相速度cp为2 8 8 4 m/s,代入式(1)得入射角度为5 8。523(总第1 6 0期)涂层固化状态的非线性L a m b波实时监测方法(闫秀玲等)图 5 钢板频谱F i g.5 S t e e l p l a t e s p e c t r u m由于涂层在固化过程中其黏度和固化深度不断发生变化,使得单一频率正弦超声波在涂层中传播时波形会发生畸变或者造成窄带入射超声波产生高次谐波。这些非线性特征可通过高阶弹性常数来描述,由非线性波动方程可以得到基波幅值A1与三次谐波幅值A3存在如下关系1 4=2 4A3A31k3x,(2)式中:x为L a m b波在待测试样中的传播距离;k为波数;为非线性系数。在固化过程中,涂层的厚度不断发生变化,导致L a m b波在涂层中传播距离变化。因此,为了体现L a m b波在涂层中传播距离对超声波非线性响应特性的影响,定义相对三阶非线性系数为3=A3A31x=k32 4。(3)结合钢/涂层双层复合粘接结构,将相对三阶非线性系数转化为与涂层厚度有关的参量,推导得到3=A3A31x=A3A312dt a nA3A31d,(4)式中:d为固化反应过程中涂层的实时厚度;为超声波从钢板透射到涂层的折射角,为固定值。1.4 非线性来源的验证为了确保信号的非线性效应来源于涂层本身,需要对系统、耦合剂、换能器等系统因素引入的非线性进行排除。首先,固定接收换能器和发射换能器之间的距离,并使它们与钢板紧密接触;其次,调节信号源的输出电压,记录不同输出电压下基波幅值的立方A31和三次谐波幅值A3,如图 6 所示,从中可以看出A3随着A31的增加成比例增加。图 6 基波幅值与三次谐波幅值关系F i g.6 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n f u n d a m e n t a l w a v e a m p l i t u d e a n d t h i r d h a r m o n i c a m p l i t u d e本文将相对L a m b波非线性参数定义为=A3/A31,此时图6中的斜率即为相对非线性参数,结合式(1)可知,当传播距离与材料性质不变时,检测系统所产生的非线性响应基本稳定。结合实验分析与式(4)可得,固化状态的变化会改变涂层的厚度,进而改变L a m b波在涂层中的传播距离,使得相对非线性系数发生变化。因此,可以从相对非线性系数的变化趋势得到涂层固化状态的变化。综上所述,可用此系统实时监测涂层的固化过程,并使用L a m b波的非线性效应表征涂层的固化状态。2 结果与讨论借鉴工程人员经验,用手触摸法记录涂层的固化状态随时间的变化规律。将本实验涂层的固化状态分为3个阶段:粘流态(对应时间t1之前)、凝胶态(对应时间t1t2)、玻璃态(对应时间t2以后)。图 7 接收到的L a m b波的频谱F i g.7 S p e c t r u m o f r e c e i v e d L a m b w a v e 其中,粘流态表现为涂层呈粘稠的液体状态,具有流动性,粘手;凝胶态表现为涂层用手触摸623测 试 技 术 学 报2 0 2 3年第4期稍粘手不带起,无弹性;玻璃态表现为用手触摸不粘手,有弹性,逐渐完全固化。对实时接收到的涂层回波信号选取L a m b波波包进行频谱分析,结果如图 7 所示,提取基波幅值和三次谐波幅值,并根据式(4)计算相对三阶非线性系数。2.1 固化过程中厚度的变化为了计算涂层的声衰减和相对三阶非线性系数,需要测量树脂在固化反应过程中厚度的变化。本实验采用激光测厚仪实时测量涂层的厚度,其测量精度为0.0 1 mm(型号B L-3 0 N M Z)。涂层从粘流态开始每3 0 m i n测量一次,图8反映了厚度随固化时间的变化规律,可得涂层厚度随固化时间的增加呈现先急速下降后缓慢减小的变化规律。涂层在粘流态即t1(8 0 0 m i n)之前时,厚度从1.9 5 mm下降到1.7 8 mm;在凝胶态即t1t2(8 0 0 m i n1 2 0 0 m i n)时,厚度1.7 7 mm 1.7 8 mm,变 化 非 常 小;在 玻 璃 态 即t2(1 2 0 0 m i n)之后厚度变化更加微弱,逐渐稳定于1.7 6 mm附近,此时固化完成。可见涂层在固化过程中厚度的变化可以反应固化状态的转变。图 8 厚度随固化时间的变化F i g.8 C h a n g e o f t h i c k n e s s w i t h c u r i n g t i m e2.2 涂层固化过程中声衰减系数的变化超声L a m b波在材料中传播时,其能量会随着固化时间的增加而逐渐衰减,其衰减系数为9:=1/d2 0 l g(B1/B2),其中B1为时域L a m b波的峰值,B2为时域L a m b波的峰值。利用此公式计算涂层在固化过程中声衰减系数的变化规律,如图 9 所示,可看出声衰减系数随固化时间呈现先急速下降后逐渐趋于稳定的变化规律,在达到凝胶态t1之前,声衰减系数的相对变化量为5 4%。这是由于涂层处于粘流态时化学分子反应剧烈,厚度d变化速度快,导致超声波L a m b波的能量增加,声衰减系数急速下降。图 9 声衰减系数随固化时间的变化F i g.9 C h a n g e o f a t t e n u a t i o n c o e f f i c i e n t w i t h c u r i n g t i m e然而在t1之后,声衰减系数逐渐稳定于-2.6 5 d Bmm-1附近,相对变化量近似为3%,说明声衰减系数对t1之后固化状态反应不敏感,因此,仅靠声衰减系数难以有效表征涂层的固化过程。非线性超声检测技术由于具有对材料微观结构变化敏感的特性,可以明显的反应涂层固化过程,因此,下面分析非线性超声特征参数的变化。2.3 涂层固化过程中频谱幅值的变化通过提取涂层在不同固化时间下的基波幅值和三次谐波幅值,研究其随固化时间的变化规律。为了减少实验误差,通过对3组重复性实验求平均值并进行归一化的方法表示实验结果,如图 1 0 所示。图1 0(a)中基波幅值随固化时间的增加呈现先急速下降后缓慢减小的趋势,其中,在粘流态阶段时,基波幅值急速下降是由于涂层的黏度发生了变化,导致涂层厚度随固化时间增加呈现逐渐减小的趋势。根据文献1 4 可知,当涂层的厚度逐渐减小时,涂层声阻抗会逐渐增大,随着树脂黏度逐渐降低,声阻抗逐渐趋于稳定,导致涂层基波幅值出现缓慢减小的趋势。同理,三次谐波幅值随固化时间的变化规律如图1 0(b)所示,涂层幅值呈现先急速下降后趋于稳定的变化规律,这是由于随固化时间的增加,涂层黏度逐渐增强和声阻抗逐渐增大所引起的。随着固化反应的完成,黏度和声阻抗逐渐趋于稳定,三次谐波幅值也趋于稳定。723(总第1 6 0期)涂层固化状态的非线性L a m b波实时监测方法(闫秀玲等)(a)归一化基波幅值(b)归一化三次谐波幅值图 1 0 涂层归一化的基波幅值和三次谐波幅值随固化时间的变化规律F i g.1 0 V a r i a t i o n o f n o r m a l i z e d f u n d a m e n t a l w a v e a m p l i t u d e a n d t h i r d h a r m o n i c w a v e a m p l i t u d e o f c o a t i n g w i t h c u r i n g t i m e 2.4 涂层固化状态的非线性系数表征根据上述方法提取出基波幅值和三次谐波幅值,结合式(4)计算相对三阶非线性系数并进行归一化,求取3组实验的平均值表示实验结果,得到归一化相对非线性系数随涂层固化时间的变化规律,如图 1 1 所示。由图 1 1 可知,对同一配方涂层料浆的固化过程测得的非线性声学特征参数相对稳定、重复性较好,相对非线性系数随着涂层固化时间的增加呈现先急速下降后缓慢减小最后逐渐趋于稳定的变化趋势。出现这一变化规律是由于:首先,涂层在粘流态时反应剧烈,此时涂层体系存在放热现象,流动性增大、黏度下降,导致幅值减小,因此,相对非线性系数急速下降;其次,随着固化时间的增加,体系黏度增加、流动性减弱,因此,相对非线性系数下降趋势减缓;最后,随着固化反应进一步加深,涂层微观结构相对稳定,体系分子流动性消失,固化反应基本完成,从而相对非线性系数变化微弱近似趋于稳定。图 1 1 涂层归一化非线性系数随固化时间的变化规律F i g.1 1 V a r i a t i o n o f n o r m a l i z e d n o n l i n e a r c o e f f i c i e n t o f c o a t i n g w i t h c u r i n g t i m e本文研究目的是通过对涂层材料固化状态的表征,为工程应用中判断涂层固化状态提供客观的评价指标。以下将涂层固化过程中的不同状态和特征参数进行对照,如图 1 2 所示。图 1 2 特征参数曲线F i g.1 2 C h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r c u r v e s从图 1 2 可知,固化过程中各参数经历了相似的变化规律,但对涂层各状态的敏感度不一样,将归一化的基波幅值、三次谐波幅值和相对三阶非线性系数在不同固化状态下的规律进行总结,如表 1 所示。从表 1 可知:1)涂层处于粘流态阶段时,基波幅值从1下降到0.9 0,相对变化量为1 0%;在凝胶阶段时,基波幅值在0.9 0 0.8 9之间,相对变化量为1%;在玻璃态阶段时,基波幅值在0.8 90.8 8之间,相对变化量为1%。总之,基波幅值随固化时间的增加呈现下降的趋势,但在凝胶阶段和玻璃态阶段时下降量微弱,趋于稳定。2)涂层处于粘流态阶段时,三次谐波幅值从1下降到0.4 4,相对变化量为5 6%;在凝胶阶段时,基波幅值从0.4 4下降到0.3 8,相对变化量为823测 试 技 术 学 报2 0 2 3年第4期1 4%;在玻璃态阶段时,基波幅值在0.3 60.3 8之间,相对变化量为5%。总之,三次谐波幅值随固化时间的增加呈现下降的趋势,在粘流态、玻璃态和凝胶态之间相对变化量差异明显。3)涂层处于粘流态阶段时,相对三阶非线性系数从1下降到0.6 3,相对变化量为3 7%;在凝胶阶段时,基波幅值从0.6 3下降到0.5 7,相对变化量为1 1%;在玻璃态阶段时,基波幅值在0.5 6 0.5 7之间,相对变化量为2%。总之,相对三阶非线性系数在涂层固化过程中各阶段之间的相对变化量差异明显。综上所述,相对三阶非线性系数可将三次谐波幅值、基波幅值和厚度相结合对涂层的不同固化状态进行有效表征;结合图 1 0、图 1 1 可知,经过多次重复实验,本文的非线性L a m b波监测结果随涂层固化过程表现出类似的变化规律和趋势。因此,非线性L a m b波检测技术可用于涂层固化过程监测以及固化状态的判定。表 1 涂层不同固化状态的特征量参数T a b.1 C h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r s o f c o a t i n g i n d i f f e r e n t c u r i n g s t a t e s固化状态归一化基波幅值的变化归一化三次谐波的变化归一化菲线性系数的变化粘流态1 0.9 01 0.4 41 0.6 3凝胶态0.9 0 0.8 90.4 4 0.3 80.6 3 0.5 7玻璃态0.8 9 0.8 80.3 8 0.3 60.5 7 0.5 63 结 论本文基于钢/涂层双层复合粘接结构设计了非线性L a m b波监测系统对涂层的固化过程进行实时监测,并对固化过程的各个状态加以识别和监测,研究结果表明:1)对涂层各固化状态的判定,相对三阶非线性系数的变化相较声衰减系数的变化更敏感。2)随着涂层固化时间的增加,相对三阶非线性系数呈现不断减小后逐渐趋于稳定的变化规律,并且在各状态下相对非线性系数值变化明显:在粘流态时,相较初始值相对变化量为3 8%,在凝胶态时,相对变化量为5 6%,在玻璃态时,相对变化量趋于0。因此,非线性L a m b波检测技术可以对涂层的固化状态进行有效的监测,相对三阶非线性系数能完整地反映涂层的固化过程并对涂层各固化状态进行有效表征,这对于提高涂层工艺和研究聚合物的固化过程具有重要意义。参考文献:1Q I Y F,R E N X Q,Z HO U J Q,e t a l.R e s e a r c h s t a-t u s o f p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y o f h i g h e n t r o p y a l l o y c o a t i n gJ.R a r e M e t a l M a t e r i a l s a n d E n g i n e e r i n g,2 0 2 2,5 1(2):7 3 5-7 4 2.2税国双,汪越胜.金属材料表面涂层损伤的非线性超声评价J.固体火箭技术,2 0 1 2,3 5(5):7 0 3-7 0 6.S HU I G u o s h u a n g,WA N G Y u e s h e n g.A m e t h o d f o r n o n l i n e a r u l t r a s o n i c e v a l u a t i o n o f c o a t i n g d a m a g e o n m e t a l l i c m a t e r i a lJ.J o u r n a l o f S o l i d R o c k e t T e c h-n o l o g y,2 0 1 2,3 5(5):7 0 3-7 0 6.(i n C h i n e s e)3C H E N H,G U O N,X U K,e t a l.I n v e s t i g a t i n g t h e a d v a n 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b波实时监测方法(闫秀玲等)o f S y s t e m s S c i e n c e a n d M a t h e m a t i c a l S c i e n c e s,2 0 2 1,4 1(9):2 3 7 9-2 3 8 9.(i n C h i n e s e)3王鑫,王枫皓.面向N D N的网络攻击检测技术分析J.