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磁光成像使亚表面缺陷探测可视化的研究

贺春光  
【摘要】:近年来由于激光和光电技术在信息与军事方面的飞速发展,出现了探测精细表面下细小缺陷的难题。一方面表面质量愈来愈受到重视,因为强激光、高灵敏度光电探测装置等都离不开超精细反射面;另一方面,集成电路技术与精密机械制造技术相结合的微电子机械系统已经引出了微型飞行器、微型卫星、微型机器人等一系列新技术,为了使这些技术能批量生产、形成商品,需要齐全的质量检测手段。 光电非接触无损检测是检测亚表面缺陷的一个有效途径之一。随着光电技术、半导体、计算机技术以及图像处理等高新技术的发展,光电测量技术在测量领域的应用日益广泛,它改变了接触式测量在测量精度、测量速度等方面的不足,提高了测量的自动化和实时性。传统的x光、γ射线、超声波探测等无损检测手段分辨力低,为了克服这些缺点国内外曾经热过一阵子的激光冲击、超声显微镜等新技术,由于系统复杂、成本太高、性能不理想等原因没有成气候。本文提出了一种新型的磁光/涡流显微成像技术。新型磁光显微镜装置基于法拉第磁光效应,将磁场分布转化为激光偏振图形。磁光成像技术是涡流检测技术的一种新方法。这种方法不仅保持了传统涡流探伤方法的优点,而且用激光取代了测量线圈,实现了对亚表面细小缺陷的可视化无损检测。 在本论文中,首先介绍了关于无损检测的概况和本课题的技术要求,比较国内外常用的几种测量方法,提出了用磁光元件作为光电传感器来测量。 第二章和第三章分别介绍了基本原理和新型传感器的设计。包括该装置整 体结构设计方案和主要组成部分,详细介绍了光学系统和电路部分的具体设计。 第三章还介绍了适合于本课题的图像处理方法和步骤,包括图像的表示, 以及图像处理的一些操作原理,例如滤波、二值化等。 最后介绍了所进行的一部分实验,并与传统涡流传感器进行了比较。 总之,本光电检测系统是集磁光成像、图像数据采集处理、图像显示于一 体的测量系统。它实现了对亚表面的无损检测。该测量系统理论方法的提出丰 富了无损探伤领域的理论和方法,为如何检测飞机表面和亚表面是否存在隐藏 的疲劳裂纹和腐蚀裂纹等亚表面无损检测实际问题提供了借鉴作用。磁光涡流 显微成像技术具有如下特点:(1)探测结果可视且直观易懂,并易于保存,降低 了检测难度,缩短了检测人员培训时间;(2)检测前不需要对油漆等表面覆盖层 进行清除,因为磁光涡流显微成像的质量基本不受其影响,只需要保证待检测 表面具有较好的反射性能即可;(3)可对亚表面以及表面缺陷进行实时成像检测, 检测的深度主要取决于涡流的渗透深度,成像的清晰度受缺陷距表面距离影响, 缺陷越深成像越不清楚。 关键词:磁光涡流无损检测涡流检测图像处理


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