一、The technique of detecting the laser-ultrasonic vector displacement with a confocal Fabry-Perot interferometer waves in a plate(论文文献综述)
杨世童[1](2021)在《压电换能器表面微形变检测及其在谐振特性分析中的应用》文中进行了进一步梳理压电换能器是一种可以实现电能与机械能相互转化的器件,被广泛应用于生活、科技、军事、航空等各个方面。其中,检测换能器谐振模态是实现大功率输出和高效能量转换的重要手段。由于换能器的材料和工艺不同,且国内外缺少对压电换能器共振模态下表面微形变场分布的检测方法,给研究人员对压电换能器谐振特性研究带来了较大的困难,严重阻碍了压电换能器的研发与生产。因此检测并定量分析压电换能器谐振模态下表面微形变场的分布,实现压电换能器谐振特性的分析,对促进科研人员实现高性能压电换能器的研发具有重要意义。当前,激光干涉检测在测振领域中越来越普遍,其高精度、非接触、高带宽的检测特点,为实现换能器表面动态微形变检测提供了新途径。因此本文旨在提出一种针对压电换能器的表面动态微形变信号采集、优化降噪与三维重构方法。具体而言,本文首先阐述了压电换能器在工程领域的作用,并对国内外激光干涉检测技术进行了概述,然后基于压电本构方程对压电换能器的机电耦合模型进行了理论建模与仿真分析研究,随后设计并搭建了实验平台并编写了自动化检测软件系统,进而实现对采集数据的降噪处理与三维重构,最后基于所开发的表面微形变场重构技术开展了不同参数下压电换能器谐振特性研究并将实验结果与仿真进行了对比分析。本文核心研究工作内容如下:(1)推导了压电换能器的机电耦合模型,定性分析了电路状态方程、机械振动方程和机电等效模型。再通过有限元仿真进行定量分析,探究激励信号电参数对压电换能器幅值的影响。(2)实现了激光干涉微形变检测平台构建并编写了软件采集功能。设计了人机交互界面、二维平面扫描、数据采集、数据存储的全自动检测流程,整个过程对采集数据归类整理,为后续的实验数据处理提供大量可靠数据样本。(3)实现了采集数据的整理、存储、优化降噪、结果叠加、差值算法等数据处理方法,获取了压电换能器表面微形变的重构图。详细介绍了三种降噪算法的实现过程,其中包括数据拟合算法、滤波器降噪、平滑VMD算法,并进行选优。(4)为验证本文提出的方法与实验结果是否正确,分别验证了不同情况下压电换能器表面微形变,将其结果与理论仿真对比,证明了本文中所用到的方法在激光测振中的适用性,以及压电换能器的模态变化规律,为寻找压电材料的高效机电转换率提供了新方法。
路培鑫[2](2020)在《加强筋筋宽的激光超声C扫描检测方法研究》文中提出随着工业技术对轻量化设计的需求,加强筋结构的应用会越来越广泛。加强筋的宽度是评价加强筋力学性能的重要指标之一。因此,如何迅速、精确地检测出加强筋的宽度,对于在役设备上加强筋的刚度评价至关重要。激光超声技术作为一种新兴的无损检测技术,具有无损、非接触、检测频带宽、分辨率高、实时在线等优点,适合于特殊环境下材料的缺陷检测与评价。本论文研究了304不锈钢板上加强筋宽度的激光超声C扫描检测技术,主要包括以下几个方面。首先,介绍了激光超声的基本理论。详细阐述了热弹机制下激光超声的激发原理以及激发出的超声波模态。并简要概述了不同形式激励源下激光超声的传播特性以及激光超声的检测方式。通过有限元法分析了激光超声在304不锈钢板中的传播过程,计算了激光超声在304不锈钢板中的温度场以及位移场。其次,搭建激光超声C扫描检测系统。脉冲激光器激励脉冲激光,干涉仪接收超声波信号,通过自动位移台实现被测物体的移动,从而实现对被测物体的激光超声C扫描检测。然后,实现了加强筋宽度的激光超声C扫描检测。理论计算了脉冲激光在2mm厚的304不锈钢板上激励出的超声场,并实验验证了理论结果的有效性;结果表明:当激励点与接收点之间距离为4 mm时,脉冲激光在304不锈钢板上激励出的反射横波幅值比反射纵波幅值高;反射横波幅值可作为特征信号,对304不锈钢板上加强筋的宽度进行超声C扫描检测。最后,采用了数据处理方法以提高检测精度。利用小波降噪和图像均值滤波等方法,对激光超声信号以及激光超声C扫描图像进行了相应的处理。结果表明:小波降噪等方法可以有效地改善信号的信噪比;检测结果和实际宽度的绝对误差小于0.05 mm,满足工程检测的误差要求。激光超声C扫描可以实现对加强筋宽度的快速、非接触测量,为进一步表征加强筋的强度提供检测方法,具有一定的工程价值。
李苏原[3](2019)在《激光超声非接触式高温金属厚度检测技术研究》文中进行了进一步梳理腐蚀是化工、石化、炼油等过程装备的主要失效方式之一,锅炉、压力容器、压力管道等承压特种设备的腐蚀状况监控,主要通过厚度检测完成。常规超声检测技术受被测物形状及温度影响,存在一定局限性,并且由于目前检测手段的限制,一般需要停工检验。激光超声检测技术可实现对超声信号的非接触式激发与接收,针对高温条件及复杂测量环境具有一定应用价值。本文主要介绍了一种基于激光超声的非接触式高温金属厚度检测技术,通过理论分析、有限元仿真、实验分析进行研究。在理论分析部分,对激光激励产生超声波的机制以及纵波在材料中的传播规律进行了介绍,分析了温度变化对纵波传播速度的影响,并且对纵波的光学探测方法进行了简要说明。在有限元仿真部分,介绍了有限元仿真的基本原理,并且分析了材料参数、激光参数、网格划分等因素对仿真效果的影响。在不同温度下分别对不同厚度的金属材料进行有限元仿真,通过绘制仿真波形的上下包络线获得了纵波沿模型厚度方向传播的时间,并且根据理论分析中不同温度下的纵波波速计算出了模型的仿真厚度,仿真厚度与实际厚度基本一致,为实验分析提供了依据。在实验分析部分,分别对不同温度下不同厚度的金属试件进行激光超声实验,获得了包含纵波信息的原始信号。针对原始信号信噪比较低的问题,采用小波阈值降噪的处理方法,实现了噪声的抑制。采用三次样条函数对降噪信号进行插值,缩短了相邻数据点间的距离,获得了更多纵波信号的时域信息。通过计算纵波信号中不同回波间的互相关函数,获取了回波之间相关程度最高的位置,间接得到了纵波在试件厚度方向上传播的时间,并根据不同温度下的纵波波速,实现了试件厚度的定量检测。本文采用激光超声检测技术实现了高温金属厚度的测量,并且分析了纵波在不同温度下的传播性质,通过仿真及实验验证了纵波的传播规律。本研究结果为石化行业工业现场应用提供了很好的理论和实验基础。
高晓婧[4](2017)在《基于光感生电动势效应的超声振动干涉测量方法研究》文中指出随着现代工业高精密加工技术和科学的发展,对产品和材料的无损评价要求也越来越高。无损检测和评价领域越来越依靠光学解决方案,以提供高精度非接触式测量技术。激光超声检测技术是一种新兴的、融合了多种学科的无损检测技术,包括激发和检测两部分。激发部分是利用脉冲激光在物质中(气体、液体、固体)激发超声信号源;检测部分利用激光来接收和测量超声信号。激光超声检测技术相比于传统的压电超声换能器技术,最突出的优点是非接触测量,频带宽且分辨率高。本文在查阅了大量文献资料的基础上,分析总结了各种超声振动检测方法的利弊。开展了一种基于半导体晶体光感生电动势效应干涉测量方法研究。本文的创新性成果及主要工作内容如下:1.基于对光电导体中产生光感生电动势效应的机理的分析研究,建立了半导体晶体中形成光感生电动势电流的数学模型,计算出光感生电动势电流密度的表达式。被一定频率振动调制的激光干涉条纹图样照射在均匀半导体样品表面,由于跟随干涉条纹变化的光电导分布与半导体内部建立的空间电荷场栅间的相位失配,导致半导体晶体中输出交变电流。用连续性方程、速率方程、泊松方程及电流密度方程描述了半导体晶体中产生光电流的微观过程,联立方程得到光感生交变电流密度的表达式。2.设计搭建了基于半导体晶体GaAs的光感生电动势效应的测量系统,对影响测量系统的光-电转换效率的因素进行了研究,包括干涉条纹对比度、光功率、干涉条纹空间频率,以及不同电极间距晶体对输出电流大小的影响,获得测量系统的最优结构参数。3.提出了一种基于双光束干涉测量粗糙面面外振动的方法,并对测量系统进行改进。在光路中加入柱透镜,使得输出的光感生电流提高到原来的5倍,可测量频率提高到1MHz。对测量系统光路所做的调整和改进,一是通过替换光功率损失较大的元器件和增加入射光功率,从而提高系统光功率;二是在系统光路中增加了柱透镜,改变激光光束形状,变相的降低了条纹空间频率、提高了光电流通过的横截面积;通过以上措施,增加了系统的测量带宽和灵敏度。此外,利用建立的测量系统进行了多种振动测量,并对实验结果进行分析。首先,将对同一振动的测量结果在两套实验系统中进行横向对比;其次,将测量结果与商用的测量仪,如Polytech公司的PDV100测振仪和Bossa Nova Technologies公司的TEMP0200激光超声接收仪的测量结果进行纵向对比,测量结果相符合。对光滑表面的压电镜和粗糙表面的压电陶瓷以及粗糙表面的压电陶瓷片的振动进行了测量,验证了测量方案的可行性,并证明测量系统可测量nm量级的振动。最后,对半导体晶体GaAs作为干涉仪光电探测器的性能进行了分析。本文研究基于半导体晶体GaAs光感生电动势效应的超声干涉测量系统,由于晶体本身就是探测器,所以造价低,结构紧凑,调整简单。晶体具有较高的截止频率,使得该测量系统能补偿周围环境低频相位漂移,抗干扰能力强,对环境要求不高,具有广阔的应用前景。
战宇[5](2016)在《金属材料力学性能的激光超声检测方法与技术研究》文中研究说明本文基于激光超声技术,实验测量了金属材料的弹性常数、残余应力以及表面裂纹,并建立了激光超声问题有限元分析的等效力学模型,在此基础上针对金属材料的激光超声无损检测进行了相应的有限元分析,主要内容如下:首先,自主研发了激光超声无损检测实验系统,该系统具有精度高、稳定性好、无破坏、完全非接触、适应各种恶劣环境等优点,为后续的激光超声实验测量材料的弹性常数、残余应力的深入研究奠定良好的基础。实验系统主要由激发系统、接收系统和预应力加载装置组成。激发系统由Nd:YAG激光器发出能量、频率可调的脉冲激光与样品相互作用来产生超声信息;接收系统由激光多普勒振动计、示波器和计算机组成,实现对超声振动信息的光学非接触检测;预应力加载装置可实现样品的约束和检测时的预应力同步加载。其次,提出了激光超声问题有限元分析的等效载荷法,并在此基础上模拟了激光超声测量材料弹性常数的物理过程。脉冲激光被等效成在时间和空间上均满足高斯分布的载荷,并通过引入修正系数建立了脉冲激光的物理参数与载荷的定量关系,该方法有效地避免了热-力耦合问题。采用激光超声方法实验测量了金属材料的弹性模量和泊松比,通过测量激光诱发的超声纵波和表面波的传播速度反演材料的弹性常数。提出了实验数据线性拟合的方法消除了实验中接收系统的时间延迟问题,通过拟合曲线的斜率可以求得超声波的传播速度,该方法不仅精度高而且可以求得实验系统的时间延迟量。最后,探讨了激光超声检测残余应力时检测角度与表面波速度的非线性关系,提出了沿着主应力方向检测为最佳检测路径的概念。从实验和有限元分析两方面研究了利用激光超声表面波检测残余应力和表面微裂纹问题。通过测量超声表面波在已知的加载应力场下的波速来得到材料的声弹性系数,在此基础上,采用激光超声无损检测的方法评估了焊接结构的残余应力,采用等效力学模型对焊接残余应力的检测进行了相应的有限元分析,所得的数值解与实验结果吻合良好。通过预设裂纹研究了激光超声表面波对于微裂纹的定位检测并探讨了裂纹的宽度和深度对反射波和透射波幅值的影响以及裂纹的低通滤波效应。本文的研究成果对金属材料力学性能的激光超声检测提供依据,也有助于激光超声无损检测技术进一步发展和应用。
鄢志鹏[6](2014)在《激光超声检测信号的接收与处理》文中研究指明无损检测技术对于工业应用中材料的完整连续性及可靠实用性等有着不容忽视的检测评估作用。激光超声检测技术是无损检测新技术中的一种,它利用超声波对材料的优良穿透能力便于检测材料内部缺陷,同时采用光激发超声和对超声的有效检测而实现非接触检测,成为无损检测研究的热门技术。本课题介绍了激光超声检测技术的系统的基本组成;分析了系统各组成部分的工作机理和原理,激光激发超声机理包括:热弹效应和烧蚀效应,结合本实验的实际重点讨论了对被检试样损伤较低的热弹效应,将脉冲激光源通过透镜系统变换为线光源模式的方法;通过对激光激发超声信号的特点分析,比较了现有的几种主要检测超声方法的优缺点。结合本实验室开展的激光全息检测工作,提出了采用全息双曝光技术检测超声信号的新方法,从理论上证明了该方法的可行性,推导出信号干涉条纹强度与超声振动信号间的关系式。依据此关系获得了以超声信号振幅表征的激光超声检测的极限灵敏度,对激光超声检测应用具有一定的参考价值。根据激光全息照相理论及检测实践,对该方法实现检测实验关键技术和信号处理方法进行了阐述。研究表明,采用激光全息双曝光法接收检测超声信号是可行的、有效的。本文设计的信号接收检测算法可以作为以后开展激光超声检测接收技术的理论基础,有着重要的应用价值。
曾荣军[7](2012)在《激光超声表面波检测的实验研究》文中进行了进一步梳理本课题基于激光超声技术,研究了激光超声表面波检测材料表面缺陷的无损检测的实验方法。首先,在学习了激光激发超声机制的基础上,根据被检测对象为材料表面缺陷的事实,选择了以较低能量的激光光源的热弹性机制激发的表面波作为表面缺陷检测的激励源。通过对常见的几种电学和光学检测超声波方法的分析比较,选择了无需耦合剂和聚光能力较强的光学检测方法中的二波混频干涉法作为检测方法。试样基材是航空航天领域中常见的7075铝合金,以疲劳缺陷的典型尺寸为依据,用线切割的方法在基材上制作人工表面线缺陷。实验研究了表面波在材料表面的传播特性,激励源的能量、光束形状以及光学探头的聚焦等工艺参数对测量的影响。在此研究的基础上,通过选择并控制相应的工艺参数,使用SLLS(scanning laser liner source,即线光源扫描技术),以1mm的步长改变激发源到表面缺陷的距离,分别检测经表面缺陷反射和透射的表面波信号。由此获得人工表面缺陷的深度、激发距离对反射波和透射波的影响。研究表明,采用激光超声表面波检测材料表面缺陷是有效、可行的。所研究的检测工艺和检测方法对开展激光超声表面波检测材料表面疲劳缺陷工作有重要的应用价值。
刘伟[8](2010)在《基于双波混合干涉的激光超声检测系统的研究与应用》文中研究指明激光超声技术是无损检测研究领域比较活跃的前沿课题,是利用激光来激发和检测超声的一门新兴的检测技术,被广泛应用于无损检测领域。本文从理论上介绍了热弹机制和烧蚀机制下激光产生超声的方法,概括了基于干涉法和非干涉法的光学检测超声技术,并且讨论了传统激光检测超声系统的不足。本文提出了一种带有光折变晶体校正波前的双波混合干涉装置,该装置利用了光折变晶体形成的动态全息光栅对信号光和参考光的波前有实时补偿的作用,能极大的消除外界低频噪声对探测信号的干扰。在此基础上设计了一套带有线偏振光的激光超声检测装置,与一般的干涉装置相比,该检测装置可以防止回馈光对光源的干扰,消除杂散光对干涉的影响,有效的提高了系统的光能利用率。在探测金属内部缺陷实验中,将一套光外差检测系统与本文的双波混合干涉系统进行实验比较。利用这两套系统分别对同一试样进行了有缺陷和无缺陷的探测,从实验结果分析得到双波混合干涉系统探测的误差率为1.67%,而光外差探测系统的误差率为11.5%。与光外差探测系统相比,双波混合干涉检测系统具有探测精度高、抗噪声能力强、探测灵敏度高等特点,而且系统结构简单、携带方便,将成为无损检测中重要的检测装置之一。本文采用双波混合干涉系统对20#钢的表面波传播特性进行了研究,考虑到表面波传播的复杂性,采用有限元数值模拟和实验探测相结合的方法研究了它的传播特性。首先对直裂纹和斜裂纹进行了模拟,得到了不同类型裂纹的反射波传播情况,在此基础上,对深度不同直裂纹的透射波和相同深度不同接收点的反射波的传播情况进行了模拟;接着利用双波混合干涉系统对模拟的不同类型的缺陷、不同深度的缺陷和不同探测点接收的表面波进行了探测,实验结果与模拟的结果基本吻合。通过分析数据得知了反射波幅值会随缺陷倾斜角的增加而减小,透射波截止频率会随缺陷深度的增加而减小,此外得知了缺陷位置与回波时间的关系,这充分证实了激光超声系统能对表面缺陷进行定性、定量和定位探测。
王丽娟[9](2010)在《ASF模式楔形波的激光超声实验研究》文中提出ASF模式的楔形波沿理想楔体顶端传播时,能量集中于楔顶,速度非常慢,这些不同寻常的特性引起了国内外科学家广泛的关注。本文建立了一套光偏转的差分检测实验装置,运用该装置成功测得了ASF模式楔形波,并对其频散、衰减等特性展开了研究。在归纳分析适合研究ASF模式楔形波的检测技术之后,本文引入并改进了基于光差分的光偏转实验装置。针对差分检测技术的特点,采用探测光偏转面与ASF模式楔形波的传播方向垂直的方式,提高了信号的空间分辨率。此外,采用双半圆分束镜代替三棱镜分束,只需一个合适焦距的聚透镜就可聚焦光束,减少了光学元件,进而减小了光学噪声,提高了信噪比。使用自建的光偏转差分检测系统,对沿楔尖方向传播的ASF模式的楔形波展开了研究。采用不同角度的楔体,得到沿不同顶角楔体传播的ASF模式楔形波的时间-位移图;对同一块样品,沿楔尖方向均匀步进扫描,获得沿楔尖方向的表面扫描图,再经过二维傅里叶变换后,得到ASF模式楔形波的频散曲线图;沿楔体横断面方向均匀步进,得到距离楔尖不同位置的ASF模式楔形波的时间-位移图以及沿横断面方向的表面扫描图,通过积分计算,最终得到ASF模式楔形波的能量分布图。通过对实验结果的分析,发现:随楔体顶角的增大,沿楔尖方向传播的ASF模式楔形波的模态数反而减少;ASF模式楔形波沿本实验用的铝样品的顶端传播时,存在着频散,根据频散曲线图,还可以清晰的看出各个楔体顶角所能支持的模态数;ASF模式的楔形波能量主要集中在楔体顶端,对于小角度楔体,远离楔尖时,能量呈指数衰减,离楔尖约两个楔形波波长的距离,能量衰减趋于稳定值。本论文的研究成果可供ASF模式楔形波的特性研究,为ASF模式楔形波在楔状工程构件的无损检测和信号处理等方面的实际应用做参考。
严刚[10](2007)在《激光声表面波用于金属表面缺陷无损检测的研究》文中指出本文系统地开展了脉冲激光在金属材料中热弹激发声表面波以及用于表面缺陷无损检测的研究,讨论了表面缺陷对远场、近场声表面波的作用机制。首先从脉冲激光激发超声的解析模型出发,分析了点光源和线光源的激励机理,并利用有限元法数值模拟了热弹机制下激光点源在金属铝板中激发的声表面波。建立了基于光偏转法的光差分激光超声检测系统,研究了激光声表面波与激发源的形状和激光线源能量的关系,验证了激光激发超声的光源解析模型的正确性,证实了线光源产生的声表面波具有信号强、方向性好的优点;得到了声表面波信号幅度随激光功率密度的变化关系,随着入射激光功率密度的不断增加,激发机制由热弹变为融蚀,声表面波幅度变化显着,相应频谱的中心频率向高频方向移动。建立了PVDF传感器检测激光超声的实验系统,通过扫描激光线源法研究表面缺陷和微缺陷对远场、近场声表面波的影响。利用直达声表面波和反射回波到达时间可以精确算出缺陷位置;在缺陷近场区域内,多种声波由于缺陷散射而发生模式转换,并在近场区域发生叠加,声表面波信号的幅度和频谱特征都有显着的变化。建立了双波混合干涉仪检测激光超声的实验系统,通过扫描激光线源法研究了金属表面缺陷对远场、近场声表面波的作用机制及缺陷深度对近场声表面波的影响,重点讨论了缺陷深度对远场、近场激光声表面波的影响。当缺陷深度小于直达声表面波中心频率对应的波长时,驻点处的频率对应的波长大小与缺陷深度大小相当;当缺陷深度大于直达声表面波中心频率对应的波长时,缺陷深度对声表面波频谱的影响已经趋于饱和。本文的研究成果将为金属表面缺陷对激光声表面波作用机制的理论提供实验依据,也为金属表面缺陷无损检测提供有效的检测方法。
二、The technique of detecting the laser-ultrasonic vector displacement with a confocal Fabry-Perot interferometer waves in a plate(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The technique of detecting the laser-ultrasonic vector displacement with a confocal Fabry-Perot interferometer waves in a plate(论文提纲范文)
(1)压电换能器表面微形变检测及其在谐振特性分析中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究目的与意义 |
1.1.1 压电换能器在工程领域的作用 |
1.1.2 微形变检测对压电换谐振机械特性表征的重要意义 |
1.2 激光干涉微形变检测技术的国内外研究现状 |
1.2.1 共焦法布里-珀罗干涉检测 |
1.2.2 多普勒干涉检测 |
1.2.3 自适应干涉检测 |
第二章 压电换能器的理论模型与仿真分析 |
2.1 引言 |
2.2 压电换能器的机电耦合模型 |
2.2.1 电路状态方程 |
2.2.2 机械振动方程 |
2.2.3 机电等效模型 |
2.3 压电谐振状态的有限元仿真分析 |
2.3.1 有限元仿真原理及过程 |
2.3.2 激励信号频率对形变场特性的影响 |
2.3.3 激励信号幅值对形变场特性的影响 |
2.4 本章小结 |
第三章 微形变的测试平台与软件设计 |
3.1 引言 |
3.2 实验测试原理与方案及平台搭建 |
3.2.1 测试平台及仪器介绍 |
3.2.2 实验方案 |
3.3 微形变检测系统软件设计 |
3.3.1 软件结构与流程 |
3.3.2 用户界面设计 |
3.3.3 LabVIEW后面板 |
3.4 本章小结 |
第四章 微形变场分布三维重构 |
4.1 引言 |
4.2 三维重构及优化算法实现 |
4.2.1 基于MATLAB的微形变检测数据前处理 |
4.2.2 图像的优化与重构 |
4.3 采集信号的降噪处理 |
4.3.1 数据拟合算法降噪 |
4.3.2 滤波器降噪 |
4.3.3 平滑VMD算法降噪处理 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于三维重构的压电换能器谐振特性检测 |
5.1 引言 |
5.2 激励信号对谐振特性的影响 |
5.2.1 激励频率对谐振特性的影响 |
5.2.2 激励幅值对谐振特性的影响 |
5.2.3 高频激励模态重构 |
5.3 不同种类压电换能器谐振特性检测 |
5.3.1 不同材料的压电换能器检测 |
5.3.2 不同径向尺寸的压电换能器检测 |
5.3.3 不同厚度的压电换能器检测 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文的主要研究内容与结论 |
6.2 论文的不足与后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
(2)加强筋筋宽的激光超声C扫描检测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 激光超声技术的研究现状 |
1.2.2 超声C扫描技术的研究现状 |
1.3 课题主要研究内容 |
2 激光超声C扫描技术的理论基础 |
2.1 激光超声波的激发机制 |
2.1.1 热弹机制 |
2.1.2 烧蚀机制 |
2.2 热弹机制下激发超声波的机理 |
2.3 热弹机制下激光激发出的不同形态的超声波及其传播特性 |
2.3.1 纵波 |
2.3.2 横波 |
2.3.3 表面波 |
2.3.4 超声导波 |
2.4 不同光源下激光超声波的传播特性 |
2.4.1 激光点光源 |
2.4.2 激光线光源 |
2.5 激光超声波的检测方式 |
2.5.1 接触式检测法 |
2.5.2 非接触法 |
2.6 激光超声的有限元仿真 |
2.6.1 有限元分析步骤 |
2.6.2 有限元分析结果 |
2.7 本章小结 |
3 激光超声检测系统 |
3.1 激光超声检测系统 |
3.2 激光超声检测装置硬件部分 |
3.2.1 激励单元 |
3.2.2 接收单元 |
3.2.3 供能及扫查单元 |
3.3 激光超声检测装置软件部分 |
3.4 本章小结 |
4 加强筋筋宽的激光超声C扫描检测 |
4.1 试样制备及检测装置 |
4.1.1 试样制备 |
4.1.2 检测装置 |
4.2 激光超声C扫描检测原理 |
4.2.1 超声波检测原理 |
4.2.2 超声C扫描检测原理 |
4.3 激光激励点与激光接收点间距的确定 |
4.3.1 理论计算 |
4.3.2 实验验证 |
4.4 激光超声C扫描实验结果 |
4.5 本章小结 |
5 数据处理 |
5.1 小波降噪 |
5.1.1 小波变换原理 |
5.1.2 小波降噪算法 |
5.1.3 小波降噪评价标准 |
5.1.4 激光超声信号经小波降噪后结果 |
5.2 局部均值滤波 |
5.2.1 局部均值滤波原理 |
5.2.2 局部均值滤波处理结果 |
5.3 自动阈值法 |
5.3.1 自动阈值法原理 |
5.3.2 自动阈值法处理结果 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)激光超声非接触式高温金属厚度检测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景及意义 |
1.2 国内外发展概述及研究现状 |
1.2.1 激光超声检测技术发展概述 |
1.2.2 高温金属厚度检测研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第二章 激光激励与检测纵波的理论分析 |
2.1 激光激励超声机制 |
2.1.1 激光的吸收 |
2.1.2 激光作用下的温度场分布 |
2.1.3 激光作用下的力源 |
2.2 纵波的传播规律 |
2.2.1 纵波波速 |
2.2.2 纵波声场及其指向性 |
2.2.3 温度变化对纵波传播的影响 |
2.3 纵波的光学探测方法 |
2.3.1 强度调制技术 |
2.3.2 相位调制技术 |
2.4 厚度测量原理 |
2.5 本章小结 |
第三章 激光超声热固耦合的有限元仿真 |
3.1 有限元方程 |
3.2 仿真参数分析 |
3.2.1 材料与模型参数的选取 |
3.2.2 激光参数的选取 |
3.2.3 时间参数的选取 |
3.3 常温下金属厚度检测有限元仿真 |
3.4 高温下金属厚度检测有限元仿真 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于小波降噪的插值波形互相关算法 |
4.1 小波阈值降噪 |
4.1.1 小波变换 |
4.1.2 母小波函数 |
4.1.3 阈值估计方法 |
4.1.4 阈值函数 |
4.2 三次样条插值法 |
4.3 互相关函数法 |
4.4 本章小结 |
第五章 激光超声检测高温金属厚度的实验及分析 |
5.1 实验硬件系统介绍 |
5.1.1 激励设备 |
5.1.2 加热设备 |
5.1.3 检测设备 |
5.1.4 控制设备 |
5.2 常温金属厚度检测的实验结果分析 |
5.2.1 插值互相关算法的数据处理结果 |
5.2.2 包络线算法的数据处理结果 |
5.3 高温金属厚度检测的实验结果分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(4)基于光感生电动势效应的超声振动干涉测量方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 问题的提出及研究意义 |
1.2 激光超声检测技术国内外研究现状 |
1.2.1 激光激发超声 |
1.2.2 超声检测 |
1.3 本文主要研究目的和研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
2 半导体光感生电动势效应的理论研究 |
2.1 光感生电动势效应的物理机理 |
2.1.1 "光感生电动势"效应 |
2.1.2 光感生电动势效应产生的物理过程 |
2.2 光感生电动势效应理论基础 |
2.2.1 光感生电流的控制方程 |
2.3 双极型光电导体中光感生电流的计算 |
2.3.1 振动的干涉光图样 |
2.3.2 解方程组求解光感生电流密度 |
2.4 小结 |
3 基于光感生电动势效应的测量系统研究 |
3.1 基于光感生电动势效应的激光干涉振动测量原理与系统 |
3.1.1 基于光感生电动势效应的激光干涉振动测量原理 |
3.1.2 激光干涉测量系统设计 |
3.2 半导体器件光-电流转换效率 |
3.2.1 干涉条纹对比度对光感生电流的影响 |
3.2.2 总入射光功率对光感生电流的影响 |
3.2.3 干涉条纹空间频率对光感生电流影响 |
3.2.4 半导体晶体电极间距对光感生电流的影响 |
3.3 小结 |
4 测量系统实验结果及探测器性能分析 |
4.1 激光干涉测量实验系统 |
4.2 干涉测量系统用于光滑表面的振动测量 |
4.2.1 532nm测量系统 |
4.2.2 632.8nm测量系统 |
4.3 测量系统的改进及对粗糙表面测量的研究 |
4.3.1 增加入射光功率对提高测量带宽和灵敏度的研究 |
4.3.2 粗糙表面振动测量 |
4.3.3 光束形状改变对提高测量系统性能的研究 |
4.4 光感生电动势效应的干涉测量系统特性 |
4.4.1 光感生电动势效应探测器的光电转换效率或响应度 |
4.4.2 光感生电动势效应探测器的灵敏度 |
4.5 小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结回顾 |
5.2 展望 |
参考文献 |
附录A |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(5)金属材料力学性能的激光超声检测方法与技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 激光超声技术的研究进展 |
1.3.2 激光超声测量弹性常数的研究进展 |
1.3.3 激光超声检测残余应力的研究进展 |
1.3.4 激光超声检测缺陷的研究进展 |
1.4 本文的主要工作 |
第2章 激光超声的理论基础 |
2.1 激光超声的激发机制 |
2.1.1 热弹性机制和融蚀机制 |
2.1.2 激光激发超声的理论模型 |
2.2 声弹性理论 |
2.2.1 超声波在固体介质内的传播 |
2.2.2 平面应力状态下的声弹性方程 |
2.3 激光激发超声波的特征 |
2.4 激光超声的检测方法 |
2.4.1 电学方法 |
2.4.2 光学干涉方法 |
2.4.3 光学非干涉方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 激光超声测量材料的弹性常数 |
3.1 激光超声实验系统 |
3.2 弹性常数与波速的关系 |
3.2.1 克里斯托菲尔方程 |
3.2.2 Rayleigh方程 |
3.3 实验测量结果及讨论 |
3.3.1 弹性模量和泊松比测量的实验步骤 |
3.3.2 实验结果及误差分析 |
3.4 基于等效载荷法的有限元分析 |
3.4.1 参数的选取与模型的建立 |
3.4.2 表面波验证 |
3.4.3 有限元结果与讨论 |
3.5 基于热-力耦合的有限元分析 |
3.5.1 热-力耦合有限元模型的建立 |
3.5.2 有限元结果与讨论 |
3.5.3 复合材料弹性常数的激光超声检测 |
3.6 本章小结 |
第4章 激光超声测量残余应力 |
4.1 激光超声测量残余应力的理论基础 |
4.1.1 拉格朗日应变张量 |
4.1.2 弹性体中的波动方程 |
4.1.3 表面波的声弹性方程 |
4.2 表面波测量残余应力实验 |
4.2.1 声弹性常数的测量 |
4.2.2 焊接残余应力的测量 |
4.3 激光超声测量残余应力的有限元分析 |
4.3.1 模型的建立和参数的选择 |
4.3.2 数值结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 激光超声检测表面微裂纹 |
5.1 激光超声表面缺陷的检测方法 |
5.1.1 传统的缺陷检测方法 |
5.1.2 移动激光扫查检测技术 |
5.2 微裂纹检测的实验研究 |
5.2.1 实验试样的制备 |
5.2.2 脉冲激光物理参数对超声信号的影响 |
5.2.3 实验结果与讨论 |
5.3 微裂纹检测的有限元分析 |
5.3.1 表面缺陷定位的数值模型 |
5.3.2 缺陷尺寸对反射波和透射波的影响 |
5.3.3 裂纹的滤波效应 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻博期间发表的论文 |
攻博期间参与的项目 |
作者简介 |
(6)激光超声检测信号的接收与处理(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 无损检测技术简介 |
1.2 选题意义及背景 |
1.3 国内外发展研究现状 |
1.3.1 激光超声激发机理的研究 |
1.3.2 激光超声接收方法的研究 |
1.3.3 激光超声的实际应用研究 |
1.4 论文主要内容及结构安排 |
第2章 激光超声检测的基本原理 |
2.1 激光超声检测系统的基本构成 |
2.2 激光激发超声机理 |
2.2.1 热弹效应 |
2.2.2 烧蚀效应 |
2.2.3 光束成形系统 |
2.3 激光接收超声主要方法 |
2.3.1 传感器方法 |
2.3.2 光学方法 |
2.4 激光超声的信号特点 |
2.5 本章小结 |
第3章 双曝光接收检测理论算法研究 |
3.1 算法分析基本过程 |
3.2 接收干涉条纹信号 |
3.3 探讨条纹信号与振动信号间的关系 |
3.4 本章小结 |
第4章 检测实验关键技术研究 |
4.1 超声激发源的选择 |
4.2 超声信号的检测接收实验 |
4.2.1 实验装置总体设计 |
4.2.2 第一次曝光制作全息光栅 |
4.2.3 再现原物光实像的观察 |
4.2.4 第二次曝光最终干涉条纹的产生与接收 |
4.3 实验注意事项 |
4.4 实验结果特点及信号的提取处理 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(7)激光超声表面波检测的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究意义和背景 |
1.2 激光超声检测发展概况 |
1.3 本课题研究的主要内容及论文安排 |
第2章 激光激发和检测声表面波的基本理论 |
2.1 激光超声激发机制 |
2.1.1 热弹性机制 |
2.1.2 烧蚀机制 |
2.2 激光超声波检测方法 |
2.2.1 电学方法 |
2.2.2 光学方法 |
2.3 表面波的基本性质 |
2.3.1 声表面波势函数与表面波速度 |
2.3.2 声表面波的质点运动轨迹 |
2.3.3 声表面波的振幅衰减特性 |
2.4 本章小结 |
第3章 检测设备及试样 |
3.1 激光超声检测系统 |
3.1.1 二波混频干涉仪原理 |
3.1.2 激光超声系统构成 |
3.2 人工缺陷的制作 |
3.3 本章小结 |
第4章 检测工艺对表面波检测的影响 |
4.1 激光超声表面波特性 |
4.2 脉冲激光器能量(或光功率密度)对激光超声信号的影响 |
4.3 脉冲激光光束形状对激光超声信号的影响 |
4.4 聚焦对激光超声信号的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 表面缺陷检测 |
5.1 检测工艺设计 |
5.2 不同激发距离对激光声表面波的影响 |
5.2.1 不同激发距离对激光声表面波的反射波的影响 |
5.2.2 不同激发距离对激光声表面波的透射波的影响 |
5.3 表面线缺陷深度对激光声表面波的影响 |
5.3.1 表面线缺陷深度对激光声表面波的反射波的影响 |
5.3.2 表面线缺陷深度对激光声表面波的透射波的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结和展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(8)基于双波混合干涉的激光超声检测系统的研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.3 研究内容及创新点 |
第2章 激光超声理论概述与分析 |
2.1 激光超声概述 |
2.2 激光产生超声的机理 |
2.2.1 热弹激发机理 |
2.2.2 烧蚀激发机理 |
2.2.3 激光致声技术 |
2.3 激光超声检测技术 |
2.3.1 非干涉仪法 |
2.3.2 光干涉仪法 |
2.4 小结 |
第3章 双波混合干涉系统设计 |
3.1 双波混合干涉仪的设计 |
3.1.1 双波混合干涉的原理 |
3.1.2 双波混合干涉装置的设计 |
3.2 超声源选择 |
3.2.1 激光产生超声的实验验证 |
3.2.2 系统超声源选择 |
3.3 信号处理装置选择 |
3.4 其他器件选择 |
3.5 小结 |
第4章 双波混合干涉系统探测金属内部缺陷 |
4.1 实验系统搭建 |
4.2 探测金属内部缺陷实验 |
4.2.1 双波混合干涉系统探测缺陷实验 |
4.2.2 光外差干涉系统探测缺陷实验 |
4.2.3 实验结果比较分析 |
4.3 小结 |
第5章 双波混合干涉系统探测表面波实验 |
5.1 实验探测条件和方案 |
5.1.1 实验材料 |
5.1.2 实验方案 |
5.2 表面波的有限元模拟 |
5.2.1 深度相同的直裂纹和斜裂纹的模拟 |
5.2.2 深度不同的直裂纹的模拟 |
5.2.3 接收点不同的直裂纹的模拟 |
5.3 激光超声检测声表面波实验 |
5.3.1 实验方法 |
5.3.2 实验探测及结果 |
5.4 小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
发表论文情况说明 |
致谢 |
(9)ASF模式楔形波的激光超声实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 本文的研究背景和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 激光超声的研究进展 |
1.2.2 ASF模式楔形波的研究进展 |
1.3 本文的主要研究工作 |
2 ASF模式楔形波的激发和基本理论 |
2.1 激光超声的激发机理 |
2.2 ASF模式楔形波的基本理论 |
2.2.1 薄板近似理论 |
2.2.1.1 沿理想楔体顶端传播的弯曲楔形波模态 |
2.2.1.2 沿带截面的楔体传播的弯曲楔形波模态 |
2.2.2 几何声学理论 |
2.3 本章小结 |
3 ASF模式楔形波的实验原理和方法 |
3.1 ASF模式楔形波的实验激发 |
3.2 ASF模式楔形波的检测方法简述 |
3.2.1 光干涉技术 |
3.2.2 非光学干涉技术 |
3.3 基于光差分法的光偏转检测装置 |
3.4 实验原理 |
3.5 本章小结 |
4 ASF模式楔形波的实验研究 |
4.1 顶角对ASF模式楔形波的波形的影响 |
4.2 ASF模式楔形波的频散特性研究 |
4.3 ASF模式楔形波的衰减特性研究 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
(10)激光声表面波用于金属表面缺陷无损检测的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 激光超声激发技术的研究进展 |
1.2.2 激光超声检测技术的研究进展 |
1.2.3 激光超声技术在无损检测中的应用 |
1.3 表面缺陷无损检测的研究 |
1.3.1 用于表面缺陷无损检测的常用方法 |
1.3.2 激光声表面波检测表面缺陷的现状 |
1.3.3 扫描激光源技术 |
1.4 本文的主要研究工作 |
2 声表面波的激光激发机制和检测方法 |
2.1 声表面波 |
2.1.1 声表面波的基本性质 |
2.1.2 声表面波的产生 |
2.2 脉冲激光激发超声的解析模型 |
2.2.1 热弹机制下激发超声的点源模型 |
2.2.2 热弹机制下激发超声的线源模型 |
2.3 激光点源激发超声的数值模拟 |
2.3.1 热传导理论 |
2.3.2 热弹方程 |
2.3.3 热弹耦合的有限元方法 |
2.3.4 数值模拟结果 |
2.4 激光声表面波的检测方法 |
2.4.1 非干涉仪法 |
2.4.2 干涉仪法 |
2.5 本章小结 |
3 利用光差分技术检测激光声表面波 |
3.1 基于光偏转法的光差分激光超声检测系统 |
3.1.1 1607-AC型平衡接收器 |
3.1.2 光偏转法差分检测原理 |
3.1.3 基于光偏转法的光差分检测系统 |
3.2 实验样品的制备 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 点源与线源产生声表面波信号的比较 |
3.3.2 声表面波与探测距离关系的研究 |
3.3.3 脉冲激光能量与声表面波关系的研究 |
3.3.4 激光声表面波对金属表面缺陷的检测 |
3.3.5 结论 |
3.4 本章小结 |
4 利用PVDF传感器检测激光声表面波及金属表面缺陷 |
4.1 PVDF压电薄膜 |
4.1.1 PVDF压电薄膜的结构 |
4.1.2 PVDF压电薄膜的压电性 |
4.1.3 PVDF压电薄膜的响应 |
4.1.4 PVDF压电薄膜的性能 |
4.2 利用PVDF传感器检测激光声表面波 |
4.2.1 PVDF压电薄膜传感器 |
4.2.2 利用PVDF检测激光声表面波的实验系统 |
4.2.3 实验结果与讨论 |
4.3 扫描激光线源法检测金属表面缺陷的实验系统 |
4.4 实验结果与讨论 |
4.4.1 扫描激光线源法检测表面缺陷的研究 |
4.4.2 表面微缺陷对远场、近场声表面波的影响 |
4.4.3 结论 |
4.5 本章小结 |
5 利用双波混合干涉仪检测金属表面缺陷 |
5.1 带有光折变晶体的双波混合干涉仪 |
5.1.1 光折变晶体与双波混合 |
5.1.2 探测灵敏度 |
5.1.3 TEMPO干涉仪 |
5.2 利用TEMPO双波干涉仪检测激光超声的实验系统 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 在缺陷远场、近场时激光超声信号的分析 |
5.3.2 缺陷深度对声表面波的影响 |
5.3.3 结论 |
5.4 本章小结 |
6 金属表面缺陷对声表面波作用机制的分析 |
6.1 三种激光超声检测系统的比较 |
6.2 表面缺陷对激光声表面波的作用机制 |
6.3 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
四、The technique of detecting the laser-ultrasonic vector displacement with a confocal Fabry-Perot interferometer waves in a plate(论文参考文献)
- [1]压电换能器表面微形变检测及其在谐振特性分析中的应用[D]. 杨世童. 电子科技大学, 2021(01)
- [2]加强筋筋宽的激光超声C扫描检测方法研究[D]. 路培鑫. 郑州大学, 2020(02)
- [3]激光超声非接触式高温金属厚度检测技术研究[D]. 李苏原. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [4]基于光感生电动势效应的超声振动干涉测量方法研究[D]. 高晓婧. 北京交通大学, 2017(09)
- [5]金属材料力学性能的激光超声检测方法与技术研究[D]. 战宇. 东北大学, 2016(06)
- [6]激光超声检测信号的接收与处理[D]. 鄢志鹏. 南昌航空大学, 2014(02)
- [7]激光超声表面波检测的实验研究[D]. 曾荣军. 南昌航空大学, 2012(01)
- [8]基于双波混合干涉的激光超声检测系统的研究与应用[D]. 刘伟. 南昌航空大学, 2010(06)
- [9]ASF模式楔形波的激光超声实验研究[D]. 王丽娟. 南京理工大学, 2010(08)
- [10]激光声表面波用于金属表面缺陷无损检测的研究[D]. 严刚. 南京理工大学, 2007(12)