基于激光超声衍射体波的缺陷定位定量检测

发布时间：2021-11-28 21:55

　　针对大厚度材料内部缺陷的检测问题,利用缺陷对激光超声的衍射作用实现了内部缺陷的定位定量检测。首先利用Comsol软件研究了激光超声与内部缺陷的作用过程,建立了激光超声接收信号计算模型。通过激光超声检测系统,对45钢试块内部缺陷进行定位定量检测实验。实验结果表明:缺陷检测的定位相对误差在5%以内,定量相对误差在10%以内。该实验证明了利用激光超声缺陷衍射体波法检测内部缺陷位置和大小的可行性,实现了真正意义上的激光激发和接收的非接触检测技术。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

缺陷位置检测原理图。（a）起点；（b）中点；（c）终点

为建立激光超声接收信号计算模型，首先要研究激光超声与内部缺陷的作用过程，了解激光超声在试块中的传播途径。建立如图3所示的Comsol有限元仿真模型，以激发激光为原点建立平面直角坐标系，其中激光的脉冲能量为50mJ，光源半径为0.2mm，脉宽为10ns。材料参数为Comsol默认的钢材料参数，45钢试块的长和高分别为70 mm和40 mm。激发点坐标为（0,0），缺陷圆心坐标为（7.5,10），缺陷直径为1mm。仿真结果如图4所示，其中L波表示纵波，S波表示横波，LL波表示纵波转纵波，LS波表示纵波转横波，SS波表示横波转横波，SL波表示横波转纵波，SC波表示横波转爬波，SCS波表示横波转爬波再转横波。首先L波传播至缺陷处发生衍射，产生衍射LL波和LS波；随后S波传播至缺陷处，产生衍射SS波和SL波，另外部分S波会沿缺陷表面传播产生SC波；SC波沿缺陷表面传播一段距离后离开缺陷表面，传播至试块中形成SCS波[17]。

仿真结果如图4所示，其中L波表示纵波，S波表示横波，LL波表示纵波转纵波，LS波表示纵波转横波，SS波表示横波转横波，SL波表示横波转纵波，SC波表示横波转爬波，SCS波表示横波转爬波再转横波。首先L波传播至缺陷处发生衍射，产生衍射LL波和LS波；随后S波传播至缺陷处，产生衍射SS波和SL波，另外部分S波会沿缺陷表面传播产生SC波；SC波沿缺陷表面传播一段距离后离开缺陷表面，传播至试块中形成SCS波[17]。图4 激光超声与内部缺陷作用过程。（a)t=2.05μs;(b)t=2.50μs;(c)t=3.60μs;(d)t=4.15μs;(e)t=4.50μs;(f)t=5.00μs

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3525216