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光偏转差分式激光超声探测系统设计及在缺陷检测中的应用研究

熊伟  
【摘要】:激光超声检测技术是当今无损检测领域的热点问题之一。本文,从理论和实验上研究了激光超声的产生,传播,探测和在无损检测上的应用。首先简要介绍了激光超声的发展现状,讨论了热弹机制下激光超声产生机理及声表面波传播特性,为了实验中采用激光线源激发和利用声表面波进行缺陷检测的提供了理论依据。 在分析了多种用于激光超声探测的检测方法后,引入并改进了光偏转差分检测系统。针对光偏转差分检测技术的特点,提出了检测光入射面垂直于表面波传播方向入射的方式,分析了并对比了入射面与表面波传播方向垂直平行两种情况下检测原理及结果上的差别,该方式在提高空间分辨率的同时,也减少了信号复杂程度。此外,还分析了检测光学系统,对信号中的噪声进行分析,在系统中增加了滤波装置和滤光片,大大提高了检测系统信噪比。 使用自建的光偏转差分检测系统,对铝样品中多种表面缺陷进行了检测,对表面波直达波,反射波,透射波波形及频谱进行了分析,讨论超声表面波与各种缺陷相互作用后的变化,通过对实验结果的分析,发现缺陷脉冲发射法可以精确测定缺陷位置,粗略估计缺陷深度;而透射法测的波形无法定出缺陷位置,但包含了缺陷大小信息,透射波频谱对缺陷深度非常敏感,随缺陷深度的加深,频谱不断的左移。论证了激光超声在无损检测中的应用潜力。


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