基于激光超声的材料厚度检测方法研究

摘要

随着科学技术的发展，对工程结构的安全性和可靠性的要求越来越高，因此工业中对安全高效的无损检测手段的需求越来越迫切。而在众多无损检测的方法中，激光超声检测方法提供了一种非接触式的损伤检测手段，可以适用于大型复杂曲面结构的损伤检测，已成为无损检测领域的研究热点。本文对基于激光超声的材料厚度检测方法进行了深入的研究和探讨。
　　首先，对激光超声检测的基本原理进行研究，介绍了激光超声的激励原理以及传感方式，并对相应的信号处理手段进行了探讨和研究。在此基础上，完成了激光超声检测系统的改进，使其可以应用于体波和Lamb波的检测中。
　　接着，针对体波信号的信噪比低的问题，采用小波降噪的方法对信号进行降噪，并采用希尔伯特变换的方法提取出信号的包络线，以获得横波及纵波的渡越时间。在此基础上对带凹坑的铝块进行B扫描，使用渡越时间实现了铝块的厚度检测。
　　最后，使用激光超声检测系统可视化Lamb波传播，获得了扫描区域的Lamb波时间-空间图像。通过二维傅里叶变换的方法，提取了Lamb波的相速度，结合遗传算法实现了薄铝板的厚度检测。为了进一步实现局部厚度的检测，使用短空间傅里叶变换的方法，将局部的时间-空间图像转换到局部频率-波数域，测量出局部相速度，并在此基础上使用遗传算法实现了带损伤的铝板的厚度重构。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 激光超声检测技术的国内外研究现状

1.3 本文的研究目标与内容安排

第二章 激光超声检测原理

2.1 引言

2.2 激光超声的激励原理

2.3 激光超声检测的传感方式

2.4 激光超声检测的信号处理方法

2.5 本章小结

第三章 激光超声检测系统

3.1 引言

3.2 激光超声检测系统的构成

3.3 激光超声检测系统的硬件部分

3.4 激光超声检测系统的软件部分

3.5本章小结

第四章 基于体波的厚度测量

4.1 引言

4.2 基于小波变换的信号降噪方法

4.3 基于渡越时间的厚度检测方法

4.4 厚度检测实验

4.5本章小结

第五章 基于Lamb波的薄板厚度测量

5.1 引言

5.2 Lamb波传播特性研究

5.3 Lamb波可视化

5.4 Lamb波相速度测量

5.5 基于遗传算法的厚度重构

5.6本章小结

第六章 基于Lamb波的损伤厚度检测

6.1 引言

6.2 基于短空间傅里叶变换的波数分析

6.3 损伤厚度检测

6.4 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 全文总结

7.2 问题与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文