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基于激光超声的材料厚度检测方法研究

王湛  
【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。


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