太阳电池阵底片胶层粘接质量一致性检测系统及方法

本发明属于太阳电池阵无损检测，具体地，涉及一种基于声激励振动响应无接触测量的太阳电池阵底片胶层粘接质量一致性检测系统及方法。

背景技术：

1、太阳电池阵是航天器供电系统中的关键部件，其结构状态和装配一致性直接影响供电性能及使用可靠性。太阳电池阵通常包括基板、底片胶层和太阳电池片。底片胶层用于实现太阳电池片与基板之间的连接和载荷传递，其粘接状态决定了太阳电池片与基板之间的约束关系和局部刚度特性。

2、在制造、装配、运输、贮存及环境试验过程中，底片胶层可能出现局部虚粘、局部脱粘、厚度不均或性能退化等情况。上述情况会导致复合结构局部刚度变化及边界条件变化，进而引起太阳电池片状态异常，严重时可能诱发开裂、爆片、翘起或脱落等失效。

3、现有检测方式主要包括超声检测、红外热成像检测、电致发光检测、外观视觉检测以及力学性能测试等。上述检测方式在特定场景下具有一定作用，但在无接触、快速、整阵一致性评估及自动化适配方面仍存在不足。

4、从结构动力学角度分析，底片胶层粘接状态发生变化时，太阳电池片及其与基板耦合结构的共振频率、频响特征以及空间响应分布会随之变化。

5、专利文献cn115184459a公开了一种基于参量阵的frp加固界面剥离损伤检测装置与方法，该方案未能解决难以在无接触条件下获取待测太阳电池片在声激励作用下的振动位移响应，对底片胶层粘接质量一致性的有效判定的技术问题。

6、因此，若能够在无接触条件下获取待测太阳电池片在声激励作用下的振动位移响应，并基于多个采样位置处的响应信息提取特征参数，则可实现对底片胶层粘接质量一致性的有效判定。

7、此问题亟须得到解决。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于声激励振动响应无接触测量的太阳电池阵底片胶层粘接质量一致性检测系统及方法。

2、根据本发明提供的一种基于声激励振动响应无接触测量的太阳电池阵底片胶层粘接质量一致性检测系统，包括：声激励装置4、线阵式激光位移测量装置6与数据处理模块；

3、所述声激励装置4向待测太阳电池片施加激励信号；

4、所述线阵式激光位移测量装置6沿预设方向获取多个采样位置处的振动位移响应，即位移响应信号；

5、所述数据处理模块配置为：基于所述位移响应信号，构建频响曲线并且识别共振频率；在识别共振频率处，提取并且归一化处理所述多个采样位置的振动位移响应分布，得到归一化振型；基于所述归一化振型提取表征待检样本与参考样本差异的特征参数，根据所述特征参数评估所述底片胶层粘接质量一致性，得到评估结果。

6、优选地，归一化处理所述振动位移响应分布的方式为最大绝对值归一化或范数归一化；

7、所述激励信号为单频激励、分段扫频激励、连续扫频激励、线性扫频激励或对数扫频激励中的一种或多种。

8、优选地，所述共振频率，经峰值搜索待测太阳电池片的频响曲线得到；所述频响曲线为不同激励频率对应的振动位移响应幅值曲线。

9、优选地，所述特征参数包括时域差异特征、频域相关特征、共振频率偏移特征与振型一致性特征中的两类以上。

10、优选地，所述时域差异特征为参考样本与待检样本对应时域信号的欧氏距离；

11、所述共振频率偏移特征为待检样本的共振频率与参考样本的共振频率的差值；

12、所述频域相关特征为基于参考样本与待检样本对应频域幅值谱计算得到的频域相关系数，表达式为：

13、

14、其中，表示第

k个采样位置处的频域相关系数；

p表示频域离散频率点索引，与表示第

k个采样位置处的频域幅值谱经频域幅值谱归一化结果；与分别表示与的在

p=1至

p范围内的均值；符号表示对频域离散频率点索引

p进行求和；

p表示频域幅值谱的离散频率点总数；

15、所述振型一致性特征，设参考样本在相应共振频率下的归一化振型为，待检样本在相应共振频率下的归一化振型为，则表达式为：

16、

17、其中，表示振型一致性特征，表示采样位置总数；表示对检测线上的采样位置索引

k从1至

n进行求和，其中，表示采样位置索引；表示待检样本在第

k个采样位置处的归一化振型值；表示参考样本在第

k个采样位置处的归一化振型值。

18、优选地，在所述数据处理模块中，将所述特征参数构成特征向量，进而将所述特征向量输入预训练的判定模型，进而输出底片胶层粘接质量一致性的评估结果；

19、所述特征向量的表达式为：

20、

21、其中，表示特征向量；表示所有采样位置的平均欧氏距离；表示所有采样位置的最大欧式距离；表示归一化共振频率偏移特征；表示振型一致性特征；表示第

n个采样位置处的频域相关系数。

22、优选地，在所述数据处理模块中，预处理所述待检样本与参考样本；所述预处理包括去噪、基线校正、时域幅值归一化与相位对齐中的两项以上。

23、优选地，所述系统还包括：多自由度机械手臂1；所述多自由度机械手臂1调节所述声激励装置4和线阵式激光位移测量装置6相对待测太阳电池片的位置与姿态。

24、根据本发明提供的一种基于声激励振动响应无接触测量的太阳电池阵底片胶层粘接质量一致性检测方法，应用于所述的基于声激励振动响应无接触测量的太阳电池阵底片胶层粘接质量一致性检测系统，包括：

25、步骤一：根据待测太阳电池片表面预设的检测线，经所述线阵式激光位移测量装置6建立多个采样位置；

26、步骤二：通过声激励装置4施加作为激励信号的扫频声激励，采集多个采样位置在不同激励频率下的振动位移响应，即位移响应信号；

27、步骤三：根据所述位移响应信号，构建频响曲线并且识别共振频率；提取并且归一化处理所述多个采样位置的振动位移响应分布，得到归一化振型；

28、步骤四：基于所述归一化振型提取表征待检样本与参考样本差异的特征参数，根据所述特征参数评估所述底片胶层粘接质量一致性，得到评估结果。

29、优选地，归一化处理所述振动位移响应分布的方式为最大绝对值归一化或范数归一化；

30、所述激励信号为单频激励、分段扫频激励、连续扫频激励、线性扫频激励或对数扫频激励中的一种或多种。

31、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

32、1、本发明提供的激励与无接触位移测量相结合的方式，能够在不接触被测件的条件下获取太阳电池片动态响应；并且，本发明采用线阵采样方式获取待测太阳电池片沿检测线多个采样位置处的响应信息，能够同时反映整体一致性和局部异常；

33、2、本发明通过构建频响曲线并识别共振频率，能够获得对底片胶层粘接状态变化敏感的动力学特征；并且本发明通过对时域响应、频域响应、共振频率及空间响应形态进行综合分析，能够提高对底片胶层粘接质量变化的识别能力。

34、3、本发明通过多类特征参数联合判定，能够提高一致性评估的稳定性和可靠性，适用于太阳电池阵制造检测、装配复核、环境试验前后对比及状态检查。