利用扩散场信息的超声兰姆波全聚焦成像

利用兰姆波的扩散场信号,实现了距离传感器较近缺陷的全聚焦成像.通过两传感器接收的扩散场全矩阵信号进行互相关,恢复出两传感器之间的格林函数响应,重建新的全矩阵.该重建全矩阵削弱了直接耦合采集响应信号中存在的早期饱和非线性效应信号,恢复了被遮盖的近距离缺陷散射信号.在含缺陷的各向同性铝板中激发兰姆波,重建信号的早期信息与直接俘获信号的后期信息相结合形成混合全矩阵,结合全聚焦成像,优化成像效果.所提方法为薄板类结构中距离传感器较近缺陷的兰姆波无损检测提供了理论指导.     

扩散场扇扫重建格林函数实现近表盲区缺陷检测

2020年5月12日定稿摘要针对结构近表盲区缺陷检测难题,发展了一种扩散声场扇扫重建格林函数的超声检测方法。在对扩散场扇扫重建格林函数理论分析的基础上,通过5 MHz超声相控阵探头对铝块近表盲区缺陷进行了检测实验并对影响成像结果的延时时间、时间窗宽和扫查方式进行了分析。结果显示,该方法可以有效检测铝块近表1.5~3 mm的盲区缺陷;扇形扫查方式的有效扩散时间较全矩阵捕获方式延长0.5 ms以上;在有效扩散时间内,随着延时接收时间和时间窗宽的增加,成像质量得到提高。本研究工作为超声检测近表盲区缺陷提供了一种有效可行的新方法。     

各向异性表面光学的格林函数公式及其应用

本文通过对麦克思韦方程组的变换和反演得到各向异性介质的表面光学格林函数.用它计算辐射场可以直接得到s和p偏振波的表示式,因而在计算界面效应时可以自然地引入菲涅耳系数.作为应用,本文计算了当存在界面和薄膜时极化所产生的辐射场.     

随机表面散射光场的格林函数法与基尔霍夫近似的比较

从简谐光波满足的亥姆霍兹方程出发，将由格林定理得到的介质分界面上的积分方程转化为以表面上的光波及其导数为未知量的线性方程组，并对其进行数值求解，实现了光场的数值计算. 同时，由透射光场的格林函数积分得出了基尔霍夫近似下光场的表达式. 通过类比推导夫琅和费面上散斑场自相关函数的方法，提出了产生随机表面及其导数的傅里叶变换方法. 在此基础上，对采用基尔霍夫近似进行自仿射分形随机表面的散射光场数值计算的精确程度进行了研究. 发现在随机表面粗糙度比较小时，基尔霍夫近似的精度比较高；在粗糙度相同的情况下，表面的分形 关键词： 格林函数积分 基尔霍夫近似 自仿射分形随机表面     

单边噪声源环境下的格林函数提取

对单边噪声源环境下空间中存在散射体时的格林函数到达时间结构提取展开了实验性研究。通过对位于沙滩上的传声器上记录的海浪噪声进行互相关处理,成功提取出两传声器间的格林函数到达时间结构。到达时间结构中观察到伪散射路径,并且伪散射路径在幅值上远高于散射路径。针对上述现象给出了理论及仿真解释:当传声器对受噪声源单边照射时,广义光学定理失效,伪散射路径将会出现;同时,由于伪散射路径由所有方向噪声源贡献,散射路径仅有稳相点附近声源贡献,因此伪散射路径在幅值上可能高于散射路径。结果表明,在单边噪声源环境下,基于互相关技术可以提取伪散射路径。伪散射路径的短时稳定提取可以为散射体无源成像提供更多信息,在海洋声学、地震学等领域具有潜在应用价值。     

成层介质中位场格林函数的快速算法

运用混合法的对偶形式给出了纵向成层、径向不均匀的轴对称介质中位场格林函数的数值解,并将其应用于普通电阻率测井响应的数值分析。由于该算法对问题进行了降维处理,和有限元法相比,具有明显的速度优势。     

铁磁材料界面磁耦合表面格林函数方法

基于表面格林函数理论,考虑二维平移对称,通过紧束缚线性糕模轨道(TB-LMTO)表面格林函数方法和完全避开一般的块格林函数方法(GF)方法,研究了铁磁材料界面磁耦合,以Co/Cu/Co的3层膜为例,对铁磁体之间的层间交换耦合作用进行了讨论.研究表明:磁性多层结构交换耦合振荡依赖于夹层厚度,当磁性层厚度改变,单独RKKY势的贡献显著的依赖于界面耦合.这结论与一种从头计算方法,在磁性多层膜中评价交换振荡耦合的结果相一致.     

基于子带二值加权累积的经验格林函数提取*

提出一种采用子带二值加权累积的海洋环境噪声互相关函数(NCF)提取经验格林函数(EGF)方法。首先将每一快拍NCF在频域划分为多个子带,每个子带内根据“累积后提取的EGF信噪比增加”的准则,确定各快拍NCF的加权系数为0或1,将各子带的加权累积结果谱白化后在频域拼接,再反傅里叶变换得到时域EGF。子带二值加权累积方法实现了每一快拍NCF累积前的频率自动选择,相比于已有的原始累积方法与时域二值加权累积算法,可以有效提高从较宽频率带宽的海洋环境噪声中提取EGF的信噪比。海试实验数据验证了该方法的有效性与优越性。     

并矢格林函数下的球形超透镜

应用并矢量格林函数法完成了球形超透镜的数值模拟,证明了球形超镜的亚波长成像能力.并矢格林函数法是处理电磁场问题的一种系统理论和有效方法,它弥补了坐标变换法的不足.与平板透镜相比,球形超透镜有几个优点,包括有限的横截面,能成放大或者缩小的像,很高的分辨率,进行二维成像等. 关键词： 球形超透镜 并矢量格林函数法 表面模 高分辨率     

小孔衍射和近场散射数值计算的格林函数方法

从简谐光波满足的亥姆霍兹方程出发,将由格林定理得到的介质分界面上的积分方程转化为以表面上的光波及其导数为未知量的线性方程组,并对其进行数值求解,实现了光场的数值计算。然后将这一方法应用于亚波长尺度的小孔衍射的光波以及自仿射分形表面产生的随机光场及其在近场区域范围内的传播的计算。在随机表面产生的光场计算中．提出了类比推导夫琅禾费面上散斑场自相关函数的方法产生随机表面,以及计算其导数的傅里叶变换方法。对光场的计算结果表明,在近场范围内,光场随离开表面的距离的增加而迅速变化,其传播特性完全不同于光场在远场范围内的传播特性。     

单臂压缩感知鬼成像的光强扩散函数分析法

为了提高单臂压缩感知鬼成像的成像质量,减少成像系统本身和外部环境的干扰,提出了一种光强扩散函数分析方法.在单臂压缩感知鬼成像原理的基础上分析了成像过程,指出降低成像质量的主要因素是菲涅尔衍射和大气湍流.针对这两个因素,推导并分析了光强度扩散函数的公式,研究透镜的焦距与口径之比和照明光源的波长对鬼成像的影响.仿真结果表明:在单臂压缩感知鬼成像中,使用焦距与尺寸半径之比在2~5范围内的成像投影透镜可以消除衍射效应的影响;短波长光源适用于大气湍流较弱时的成像,长波长光源在大气湍流较强时对干扰有更好的耐受能力.该方法可以有效地提高成像质量并优化成像系统.     

基于光声信号的高铁钢轨表面缺陷检测方法

针对传统的基于超声信号的高铁钢轨无损检测方法对于表面微裂纹检测效果不佳的问题,提出了一种基于光声信号的高铁钢轨表面缺陷检测方法.首先,使用有限元及K-wave方法建立了钢轨模型并获得了模拟光声信号;然后利用时间反演的方法对钢轨表面的光声图像进行了重建,并研究了不同传感器中心频率对成像结果的影响;最后设计实验采集了钢轨表面的光声信号并进行了处理和分析.实验结果表明,基于光声信号的高铁钢轨表面缺陷检测方法对于表面微裂纹有很好的检测效果,该方法在钢轨探伤领域有较大的可行性及发展潜力.     

光学元件亚表面缺陷偏振双向反射分布函数

 利用琼斯散射矩阵,借助右手正交基组来表示入射场和散射场,推导出光学元件亚表面缺陷或微粒在不同偏振状态下的双向反射分布函数的表达式。给出了亚表面缺陷在不同入射角条件下,不同偏振状态下的双向反射分布函数与散射方位角之间的关系,以及不同入射角下p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数的3维散射图。结果表明:p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角,且随着入射角的增加,其最小值点所对应的方位角逐渐减小。     

光学元件亚表面缺陷偏振双向反射分布函数

利用琼斯散射矩阵,借助右手正交基组来表示入射场和散射场,推导出光学元件亚表面缺陷或微粒在不同偏振状态下的双向反射分布函数的表达式。给出了亚表面缺陷在不同入射角条件下,不同偏振状态下的双向反射分布函数与散射方位角之间的关系,以及不同入射角下p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数的3维散射图。结果表明:p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角,且随着入射角的增加,其最小值点所对应的方位角逐渐减小。     

金属材料次表面缺陷成像检测系统及其应用

介绍了一种基于光热光偏转检测技术的原理,可以检测金属材料次表面缺陷空间分布的激光热波探测系统.该系统具有结构紧凑,调试简便,运行稳定,测试结果可靠的特点,它用半导体激光作泵浦光源和探测光源,采用电源调制的方式对泵浦光束进行调制,有频率稳定、噪音小的优点,同时系统可以用低压直流电源供电,为仪器化和便携化研究创造了条件.利用该系统对金属铝片次表面不同深度的凹槽作了检测,得到了与实际样品一致的检测结果.     

研究激光激发的声表面波与材料近表面缺陷的振荡效应

根据激光激发声表面波的热弹运动方程及热传导方程, 采取有限元技术对方程进行求解, 得到声表面波传播波形图. 当声表面波经过近表面缺陷时, 声表面波与近表面缺陷之间产生一种振荡效应, 通过近表面缺陷的振荡波形幅值存在一个逐渐增加后又逐渐减小的过程. 当声表面波经过不同深度的近表面缺陷时, 振荡信号中心频率存在一定的变化规律. 数值仿真结果表明: 当近表面缺陷深度从0.1 mm到0.5 mm变化时, 振荡效应产生的振荡信号中心频率从0.4 MHz到0.76 MHz变化, 振荡信号中心频率与近表面缺陷深度呈近似线性关系, 这为近表面缺陷的定量检测提供了一种理论基础.     

螺旋型电磁超声辐射声场对缺陷检测影响的 计算机模拟*

电磁超声(EMAT)作为一种非接触超声检测技术,已得到了普遍的关注和研究。然而,EMAT目前只得到了一些有限的应用,尤其在缺陷探伤应用方面还不能替代压电超声,深入探究其原因并加以改进,对推动EMAT在缺陷检测方面的应用具有重要意义。利用有限元方法建立了螺旋型EMAT模型,分析了其辐射声场和声场特征;通过将有限元计算所得到的洛伦兹力分布简化为门函数,并结合格林函数法,得到了螺旋型EMAT辐射声场的简化解析结果。这些方法可用于计算螺旋型EMAT辐射声场指向性以及在缺陷检测中比较关心的一些特征参数,如扩散角、偏离角等参数。通过螺旋型EMAT辐射声场实验,验证了理论分析结果。通过与压电超声检测理论与实验的对比,研究认为：螺旋型EMAT辐射声场的具有横波和纵波等多种波模及多种模态转换的特点,以及相对复杂的异型声场几何分布等复杂特性,使其在缺陷检测应用方面受到局限。这些研究方法对改进EMAT设计,优化控制EMAT辐射声场,拓展EMAT在缺陷检测方面的应用具有参考价值。     

基于遮挡图像多尺度重建的表面缺陷检测

遮挡图像重建是无监督异常检测的主要方法之一,通过生成式模型对遮挡后的图像重建,根据重建差异来估计图像区域的异常分数,高异常分数区域即为缺陷区域。然而,现有方法仅采用若干个尺度相互独立的遮挡策略,使得模型缺乏对非规则遮挡图像的重建能力;在重建过程中图像缺失部分与完整部分的全局依赖性未被充分考虑。针对上述问题,提出多尺度网格的遮挡策略,并采用自注意力机制增强自编码器重建过程中对全局依赖性的刻画。实验结果验证了所提方法的有效性,与其他方法相比获得了更优的表面缺陷检测性能。