基于激光非线性超声的微缺陷检测及可视化

摘要

本文在教育部博士点基金联合资助项目（No.2013142012007）和总装预研项目《XXX损伤检测技术》的资助下，针对激光非线性超声的微缺陷检测和可视化等问题展开了深入的调研，围绕激光非线性超声检测，开展了以下研究：从传统激光超声检测技术入手，结合非线性超声检测技术，采用激光非线性超声对裂纹进行检测，重点研究了激光非线性超声理论和模型的建立；深入研究激光超声与微缺陷相互作用机理；同时采用仿真方式对裂纹进行可视化图像重建。本文的研究成果可为材料表面微缺陷定性定量检测提供研究基础和理论依据，其主要研究工作及内容如下。 1、结合激光超声检测技术、激光非线性超声检测技术、激光超声可视化技术，对国内外研究进展进行了详细的介绍，详细介绍了本课题的来源、研究背景及意义。 2、建立了激光非线性超声模型，结合激光超声波形特点，以传统超声调制作用机理为出发点，重点研究了激光超声与裂纹之间相互作用机理，结合交叉调制理论，提出了幅值调制指数和能量调制指数两种判定方法，并获得裂纹深度与调制指数之间的一一映射关系；最后根据能量衰减相关理论，提出相应激光非线性超声能量衰减计算方法。 3、进行了实验系统的设计与搭建，并从激光超声激励系统、激光超声信号检测系统、激光超声数据采集系统、样品的制备四个方面进行了详细的介绍和说明，并根据所搭建的实验系统，进行激光超声检测相关的实验。 4、提出激光非线性超声系数提取方法，对实验数据进行处理，得到了相应的表征结果：获得了透射波和反射波激光非线性超声系数、调制指数、能量衰减值与裂纹深度之间的映射关系；通过激光非线性超声相关算法对实验数据进行处理，初步实现了对裂纹的定量检测。 5、在本文中，为了实现激光超声检测相关过程可视化仿真，结合K-WAVE工具箱，编写相应的程序，对超声波传播过程、热传播过程及图像重建等进行初步研究，为后续在可视化方面的研究奠定基础。

目录

声明

1绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外相关研究现状概述

1.3 本文的主要研究内容

2 激光非线性超声检测技术理论研究与改进

2.1引言

2.2结构损伤与超声非线性的表现形式

2.3激光非线性超声表征方法

2.4微缺陷与激光非线性超声调制作用及能量作用机理研究

2.5本章小结

3 激光超声微缺陷检测系统设计

3.1引言

3.2 激光超声微缺陷检测系统概述

3.3 实验方法及过程

3.4本章小结

4 激光非线性超声检测的微缺陷定量表征

4.1.引言

4.2激光非线性超声系数定量表征

4.3 微缺陷与激光超声作用表现形式

4.4本章小结

5 微缺陷检测过程可视化仿真

5.1引言

5.2 K-wave仿真工具箱及算法

5.3可视化仿真结果分析

5.4 本章小结

6 结论

6.1论文总结

6.2论文展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取的研究成果

致谢