基于光声放大的接触式激光超声成像关键技术的研究

发布时间：2017-10-16 03:17

  本文关键词：基于光声放大的接触式激光超声成像关键技术的研究

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【摘要】：激光超声检测技术作为一种新型的无损检测技术,近年来在国内外受到很大的重视,发展也越来越迅速。由于激光超声具有频带宽、分辨率高、灵敏度高的特点,其逐渐成为无损检测技术领域的一大热点。然而,常用激光超声信号的激发是在热弹效应下进行的,光声转化效率低,激发出的超声波信号强度不够,不利于信号的采集检测。因此,近些年来关于激光超声的研究逐渐向提升激光能量转化效率方向发展。本文在激光超声技术的基础上,采用一种基于光声放大效应的激发装置,在不损伤试件表面材料的前提下来提高光声能量转化效率。通过有限元的思想以及ANSYS有限元仿真软件对激光超声的产生机理进行了理论研究,理论上验证了光声放大装置对转化效率提升的效果。在理论仿真的基础上,设计了一套基于光声放大效应的收发一体式的OA检测探头,对试件进行检测实验。并在此探头的基础上,搭建了一套基于plc控制的三维扫查系统和基于LABVIEW的数据采集系统,配合OA探头对试件进行动态扫描检测。文中对系统的各个组成部分进行了详细的介绍,并利用该系统对不同宽度和不同深度的缺陷进行实验研究,采用LABVIEW软件编写了缺陷成像算法,对OA探头接收的超声波信号进行成像处理。实验结果表明:OA探头能提高激光光声转化效率,这种基于光声转换的接触式激光超声检测系统能直观、高效地检测缺陷信息,实现对缺陷的成像检测。最后,对本文的工作进行了总结,并对后续的研究工作进行了展望。
【关键词】：激光超声 光声放大 有限元仿真 成像检测
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB302.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 激光超声检测技术研究现状13-15
• 1.2.1 激光超声的发展现状13-15
• 1.2.2 基于光声放大的激光超声国内外发展状况15
• 1.3 研究内容15-17
• 第二章 OA理论研究17-38
• 2.1 激光超声检测技术17-20
• 2.1.1 激光超声概述17-18
• 2.1.2 激光超声原理18-20
• 2.2 OA检测技术20-24
• 2.2.1 OA概述20-21
• 2.2.2 OA原理21-24
• 2.3 有限元仿真24-30
• 2.3.1 热弹性理论24-26
• 2.3.2 热弹耦合有限元理论26-27
• 2.3.3 仿真过程27-30
• 2.4 仿真结果分析30-35
• 2.4.1 激光超声仿真结果分析30-32
• 2.4.2 OA放大效应仿真结果分析32-34
• 2.4.3 缺陷检测仿真结果分析34-35
• 2.5 实验验证35-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第三章 OA检测系统设计38-52
• 3.1 激发装置38-44
• 3.1.1 激光器的选择38-39
• 3.1.2 探头设计39-43
• 3.1.3 实验验证43-44
• 3.2 三维扫查系统设计44-49
• 3.2.1 plc CPU模块44-45
• 3.2.2 定位模块45-46
• 3.2.3 步进电机46-47
• 3.2.4 电源模块47
• 3.2.5 运动平台47-48
• 3.2.6 控制面板48-49
• 3.3 数据采集系统设计49-51
• 3.3.1 信号调理电路49
• 3.3.2 信号采集49-50
• 3.3.3 系统联调50-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 缺陷检测及成像52-68
• 4.1 实验设计52-55
• 4.2 信号分析55-63
• 4.2.1 仿真信号分析55-60
• 4.2.2 实验信号分析60-63
• 4.3 缺陷成像算法思想63-67
• 4.3.1 成像思想63-64
• 4.3.2 缺陷成像检测64-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 全文总结68-69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74-75
• 附录75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曾伟;王海涛;田贵云;胡国星;汪文;;研究激光激发的声表面波与材料近表面缺陷的振荡效应[J];物理学报;2015年13期

2 曾伟;王海涛;田贵云;方凌;汪文;万敏;杨先明;;基于能量分析的激光超声波缺陷检测研究[J];仪器仪表学报;2014年03期

3 曾伟;杨先明;王海涛;田贵云;方凌;;激光超声技术及其应用[J];无损检测;2013年12期

4 杜丽婷;刘松平;;激光超声检测技术[J];无损探伤;2011年05期

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6 梁宏宝;朱安庆;赵玲;;超声检测技术的最新研究与应用[J];无损检测;2008年03期

7 潘永东,钱梦，

本文编号：1040302