激光超声表面缺陷检测的实验方法

提出了一种非接触式、全光学激光超声检测的实验方法。利用Nd：YAG脉冲激光器、He-Ne激光器和平衡接收器构建一套基于光束偏转法的光差分检测系统，测量了表面带缺陷Al样品的声表面波（SAWs）。通过实验获得了SAWs经过表面缺陷时产生的反射回波及透射波形的特征，说明了线光源产生的超声波非常适合材料表面缺陷的检测。     

基于小波分解表面波的涂层平板表面缺陷检测方法研究

激光照射在涂层平板表面产生的超声表面波传播时会产生色散现象,该现象会影响表面缺陷检测精度.针对表面波的色散问题,采用有限元仿真分析表面波在涂层平板表面的传播规律,利用Morse小波分解多频表面波信号,提取最大幅值单一频率的缺陷时域信号从而确定表面缺陷位置.在此基础上通过扫描缺陷附近检测点的方式,分析缺陷前沿入射波和缺陷...     

激光超声结合CNN的铸件缺陷检测方法

检测金属铸件在工程和使用过程中可能存在的缺陷,应用基于热弹机制的激光超声可视化检测仪对铸件进行扫描并将信号制成最大振幅图像,实现对铸件的可视化检测。为了高效、快速地对最大振幅图进行批量处理,结合卷积神经网络图像处理技术对最大振幅图进行识别。针对任务需要设计了一个卷积神经网络架构对最大振幅图进行识别,识别过程中通过改变卷积层和卷积核大小设置了不同的卷积神经网络架构,将预先设计的架构与其他的架构进行横向对比,实验结果表明预设架构综合性能最好。相同实验条件下,该卷积神经网络架构为使用最大振幅图检测铸件缺陷提供了一个有效可行的方案。     

基于表面波增强效应的圆柱表面缺陷检测方法研究

激光照射金属圆柱表面激发出的声表面波,在沿圆柱表面传播过程中产生色散和相移,并在表面缺陷前沿处幅值会有显著增强的现象,为表面缺陷的检测提供了新途径。基于激光激发的声表面波这一现象,提出通过扫描检测点的方法确定缺陷的位置,给出了表面波在表面缺陷附近的传播路径和缺陷深度计算公式。数值研究表明:(1)相对于脉冲回波法,扫查检测点方法提高了缺陷检测的位置精度,有效减小了圆柱表面波传播过程的色散和频移现象对缺陷位置精度的影响。(2)当缺陷深度范围为1~2 mm,通过给出的缺陷深度计算公式得到仿真缺陷深度与实际缺陷深度之间的误差控制在6 %以内,验证了提出的缺陷深度计算公式的有效性。以上研究结果为应用表面波检测圆柱类零件表面缺陷提供了有价值的参考。     

基于激光超声的管道缺陷定量表征方法研究

为利用激光超声技术实现管道缺陷的定量表征,应用有限元方法分析被激光辐照金属管道表面产生的超声波与管道缺陷相互作用的过程。通过传播图像探究超声波在传递过程中的模式转换,在远场激发的方式下,分别探讨不同高度、宽度以及角度的缺陷对激光超声波的影响,结合接收点的位移信号分析超声波与缺陷作用的复杂过程,并应用惠更斯原理分析其产生的原因,最后提出一种管道缺陷定量表征的方法。通过试验研究对理论结论进行验证。试验研究和理论结论表明,缺陷位置可通过表面波遇到缺陷后产生反射回波信号的接收时间定量表征,缺陷深度可通过缺陷底部产生反射表面波信号的接收时间定量表征,缺陷角度可通过缺陷底部表面波转化纵波信号的接收时间定量表征,为逆向推算缺陷的尺寸奠定了理论基础。     

基于阈值频率的激光超声缺陷检测

针对激光超声技术难以定量分析、检测金属样品缺陷的问题,根据不同缺陷深度处反射与透射表面波的频率交叉现象,提出了阈值频率,研究了表面缺陷深度与其对应波长的关系。通过小波分解和频谱分析,探讨和分析了反射波和透射波在频谱能量图中的波形分布特征。结果表明:由阈值频率计算的波长与缺陷深度之间的关系(即λ=4 h)与理论数据分析结果吻合良好;并随着缺陷深度的增加,波长也随之表现出线性增加的特性。由此可见,该分析方法达到了预期的效果,为表面缺陷深度的进一步定量表征提供了参考方向。     

激光激发表面波测量表面缺陷深度的数值研究

为了研究声表面波与表面缺陷的作用机理,实现激光超声技术对表面微缺陷定量检测,本文采用有限元法首先分别研究了声表面波与缺陷前沿、缺陷后沿的作用,然后讨论了缺陷宽度的存在对缺陷前沿与声表面波作用的影响,最后通过分析矩形缺陷与声表面波的作用,给出了能定量表征表面缺陷的特征量。研究结果表明:RS波(特征点Q)后的振荡信号(特征点W、E)来源于透射表面波在缺陷后沿所产生的振荡。特征点Q的到达时间随表面缺陷深度或宽度增大都呈现微小的线性增长；特征点W、E的到达时间差随表面缺陷深度的增大呈线性增长,与缺陷宽度的变化无关。最后,根据特征点的到达时间实现了缺陷深度的定量计算。研究结果为表面缺陷的定量检测提供了理论依据。     

基于无损检测的激光超声信号分析

本文采用了移动线光源扫描技术建立了检测激光超声的实验系统,对实验中探头与金属边界距离不同的超声表面波提取出幅度、频谱等信息;通过理论分析及实验数据的验证,得到金属边界反射对这些参数的影响。该文的研究成果为金属表面缺陷无损检测时边界反射对检测的影响提供有效的说明。     

带涂层金属板件缺陷的激光超声检测研究

针对带涂层金属板件的缺陷检测存在分辨率低,形状、尺寸难确定等问题,基于热弹激励原理、依托两套不同的检测系统对带涂层金属板件的缺陷进行检测,展开对激光超声检测技术的方法研究。首先通过实验验证这项技术的可行性和有效性、检验涂层对缺陷检验有无影响,其次利用实验产生的数据以及图像分析了涂层影响下缺陷波形并对缺陷波进行理论分析,然后对波形参数进行了实时计算最终得到了50 μm涂层影响下缺陷的形状和尺寸特征 。研究结果表明:激光超声检测技术可以实现对带涂层机械板件缺陷的定性定量检测,可应用于工程领域的实时在线检测,并有良好的发展前景。     

基于激光超声表面波的模具微裂纹无损检测的研究

在现代工业的生产中,模具质地的好坏直接关系到所生产的产品质量.为了获取模具质地的信息,将声表面波与激光超声检测技术相结合,利用声表面波在介质深度不同的表面层传播时,振幅随深度的增加迅速衰减,提出了一种新的模具无损检测方法.由于激光源可以聚焦成点光源(或线光源),使得所获得的波形能够对小和薄的模具进行有效的检测,可以扩展至传统的检测方法的检测盲区内.通过实验分析知,其对材料性能表征和对材料表面和亚表面微小缺陷高度敏感,非常适用于微缺陷的无损检测.     

基于有限元方法的表面V形裂纹激光超声数值仿真研究

为了实现表面V形裂纹的定量检测,采用有限元的方法研究了激光激发的超声表面波与表面V形裂纹的作用机理,在反射回波信号中提取了与表面裂纹长度和角度有关的特征信号.分析了裂纹的角度和长度变化对表面波信号的影响,并对时域信号进行了时频分析,提出了一种利用反射表面波定量表征表面V形裂纹长度的方法.数值结果表明,随着裂纹长度的增加...     

基于优化BP神经网络激光超声表面缺陷识别

为了解决激光超声检测过程中定量识别表面缺陷深度较困难的问题,提出了一种粒子群(PSO)优化BP神经网络表面矩形缺陷深度定量识别方法.基于热弹机制,利用有限元软件COMSOL建立了利用激光超声检测含有表面缺陷铝材料的有限元模型,得到了脉冲激光照射下不同深度缺陷对应的透射波信号,提取透射波信号的时域峰值、中心频率、频域上3 dB带宽、上限截止频率和下限截止频率等多个变量作为神经网络的特征向量,建立了PSO-BP神经网络缺陷深度定量识别模型,实现了0.1～3 mm深度缺陷的定量识别.计算结果表明:经过粒子群算法优化后的BP神经网络能够准确地识别出金属表面缺陷的深度信息,识别相对误差在6％以内,结果证明了该神经网络模型对矩形缺陷深度的识别具有一定的可行性和准确性.     

合金弹头超声检测缺陷定位方法研究

首先论述提出的一种结合信号包络线和阈值判定的缺陷定位方法,然后针对采集的合金弹头内部及近表面缺陷超声回波信号采用这种方法进行合金弹头缺陷定位。通过实验表明,该方法能够较准确地判断出合金弹头内部及近表面缺陷所在的位置,参照C扫描方式重构图,能直观地判定缺陷的位置、形状和大小,为合金弹头自动超声检测提供了一种有效的手段。     

激光声表面波检测材料表面微缺陷数值研究

采用平面应变的有限元模型数值模拟了激光线源辐照铝板表面激发出的声表面波的时域波形,比较了不同接收位置得到的位移信号的模式组成;同时研究了激光线源辐照区域近场存在表面微缺陷时产生的时域波形。数值结果说明：当激光源靠近表面微缺陷时激发出的声表面波模式中掠面纵波与瑞利波的位移信号均由典型的单极性迅速转变为显著的双极性特征,且瑞利波的峰-峰值将增加两倍左右,位移信号强度的显著变化为利用扫描激光检测材料表面微缺陷提供了理论依据。     

绝缘子表面裂纹激光超声检测

为了实现在役绝缘子裂纹的带电检测,采用脉冲激光非接触方式在瓷瓶表面激励超声波,用宽带超声换能器接收声波,并用这种非接触发射-接触接收声波的方法,对含有人工刻槽的棕釉高压瓷质绝缘子表面裂纹进行了检测实验,通过可视化成像检测系统,对声波在被检样品中传播的动态波形进行了实时观察,获得缺陷最大振幅图。结果表明,该方法在绝缘子裂纹远程检测方面具有适用性,且检测不受绝缘子复杂曲面形状的影响。