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。     

采用激光声磁技术检测钢轨踏面缺陷

钢轨踏面与车轮之间的滚动接触疲劳形成的大量表面缺陷严重危害着铁路行车安全,传统的无损检测(NDT)方法已不能适应铁路快速发展的需要。根据激光声磁技术的基本原理和钢轨踏面缺陷检测的特点,研究了钢轨踏面缺陷检测的激光声磁检测技术。通过对比激光声磁技术与压电超声检测钢轨踏面横向裂纹缺陷的实验,表明本文方法能准确的检测和定位踏面横向裂纹。通过小波阈值去噪技术对激光声磁信号进行处理,在保留了原始信号的各种特征的同时大大提高了信噪比(SNR),更有利于缺陷的识别和特征的提取。分析了提离效应对激光声磁信号的影响,获得了提离距离与接收信号幅值变化曲线图。实验结果表明,本文方法无需耦合剂、对钢轨表面状况要求低,可实现钢轨踏面缺陷的非接触、快速和准确的检测。     

表面裂纹深度检测的非接触光声检测技术研究

提出了一种基于激光超声宽带透射系数和的表征参数,实现了表面裂纹深度的定量检测。通过有限元仿真与实验测量方法,从时域和频域分析了激光产生的瑞利波与表面裂纹的相互作用机制,采用宽带透射系数和作为表征裂纹深度的物理参数,并建立了其与表面缺陷深度之间的拟合方程。结果表明,脉冲激光产生的瑞利波对金属表面裂纹深度变化十分敏感,所提出的计算方法可用于精确判断表面裂纹的深度。本文研究成果可为工件表面裂纹的非接触检测提供潜在应用。     

采用激光声磁技术检测钢轨踏面缺陷

钢轨踏面与车轮之间的滚动接触疲劳形成的大量表 面缺陷严重危害着铁路行车安全,传统的无 损检测(NDT)方法已不能适应铁路快速发展的需要。根据激光声磁技术的基本原理和钢轨踏 面缺陷检测的特点, 研究了钢轨踏面缺陷检测的激光声磁检测技术。通过对比激光声磁技术与压电超声 检测钢轨踏面横向 裂纹缺陷的实验,表明本文方法能准确的检测和定位踏面横向裂纹。通过小波阈值去噪技术 对激光声磁信号 进行处理,在保留了原始信号的各种特征的同时大大提高了信噪比(SNR) ,更有利于缺陷的识别和特征的提取。 分析了提离效应对激光声磁信号的影响,获得了提离距离与接收信号幅值变化曲线 图。实验结果 表明,本文方法无需耦合剂、对钢轨表面状况要求低,可实现钢轨踏面缺陷的非接触、快速 和准确的检测。     

表面声波的激光检测技术

表面声波的测量与检测一直是表面波研究领域一个非常重要的课题，20世纪60年代激光技术问世以后，更掀起了表面声波激光检测技术研究的高潮。通过综合国内外大量研究文献，对表面声波的激光检测技术进行了归类研究，归纳出了六种不同的测量方法，简单阐述了各自的基本原理。通过对比分析，总结了每一种方法的特点及其存在的缺陷。同时讨论了他们的应用范围。最后对表面声波激光检测技术的研究提出新的设想。     

基于智能图像的变电站设备绝缘子破裂裂纹识别研究

为了提高变电站设备绝缘子的故障诊断能力,提出一种基于智能图像信息融合和边缘轮廓分割检测的变电站设备绝缘子破裂裂纹识别方法。采用激光三维扫描技术进行变电站设备绝缘子的图像采集,对采集的绝缘子破裂裂纹图像进行图像信息融合处理,采用三维区域轮廓扫描方法进行变电站设备绝缘子破裂裂纹的边缘轮廓分割检测和信息增强,在仿射不变区域内对变电站设备绝缘子破裂裂纹角点分布信息进行直方图均衡化处理,实现变电站设备绝缘子破裂裂纹的识别。仿真结果表明,采用该方法进行变电站设备绝缘子破裂裂纹识别的准确性较高,输出图像的峰值信噪比较高,说明对破裂裂纹图像识别的性能较好。     

基于光纤传导的钢轨踏面缺陷激光声磁检测

针对较容易产生缺陷的钢轨 踏面检测要求,建立了基于光纤传导技术的钢轨踏面裂纹缺陷激光声磁检测(EMAT)系统。 系统通过光纤传导 脉冲激光照射到钢轨踏面激发出超声表面波,表面波在传播过程中遇到钢轨踏面缺陷时发 生模式转换成 横波,再使用电磁超声技术接收超声转换成横波信号。通过本文系统对钢轨试样不同位置 进行扫查,能精 确检测出钢轨踏面裂纹缺陷。实验结果表明,本文系统具有非接触、结构灵活和灵敏度高 等优点,可实现钢轨踏面裂纹缺陷的有效检测。     

基于衍射横波的裂纹激光超声检测方法

为了评估表面开口裂纹, 采用激光超声衍射横波的方法测量其参量。激光激励的横波传播至裂纹尖端产生衍射信号, 随后被处于裂纹另一侧的传感器所接收。依据不同接收点衍射横波的渡越时间, 推导出裂纹参量的计算公式; 模拟分析了横波在工件中的传播过程, 搭建了裂纹的激光超声测量实验系统, 并采集了衍射横波数据。结果表明, 在有效的检测范围内, 测量值与实际值之间的误差在5%之内。该结果可促进激光超声在表面裂纹检测中的应用。     

激光红外热成像铝合金表面裂纹检测表面处理的研究

通过搭建激光红外热成像检测平台,对已制备的铝合金光滑表面及表面处理后裂纹缺陷试样进行检测,对裂纹处的红外热图和温度数据进行分析,并且为了突出表面处理检测效果,用差动式检测方法对比在不同功率下表面处理前后温差变化。实验结果表明,随着功率的增大,裂纹缺陷表面处理前后的温差都存在温差增大的变化,但是表面处理后裂纹缺陷温差变化更加明显。相同功率条件下,裂纹缺陷表面处理后温差幅度远大于表面处理前的温差幅度。可见对激光红外热成像铝合金表面裂纹检测进行表面处理,明显提高其热吸收率,而且相较于表面处理前,经过表面处理后,所需更小的功率,就能取得更大温差,检测效果更好,可检测性更强。     

激光在物体表面涂层均匀度探测中的应用

针对物体表面涂层的不均匀情况,采用激光对物体表面进行非接触测量,它能实现对物体表面微观变化的在线检测。通过光斑对被测表面扫描,分析反射光强的变化,获得了反射光强与物体表面涂层均匀度的关系。物体表面的涂层均匀度具有随机性,对光的反射程度也有所不同,依据接收光信号的变化,用计算机仿真得到被测物体表面的形貌特征,仿真结果能反映表面涂层均匀度的变化趋势。实验表明,系统结构简单、原理直观,检测范围1～80 μm,精度小于5 μm。     

MOPA脉冲光纤激光清洗电力绝缘子的工艺探索

为了满足多种材质的绝缘子系统应用, 采用自主研发的能量达2mJ的主振荡功率放大器脉冲光纤激光器进行了激光清洗实验。分别进行了玻璃、陶瓷及硅橡胶绝缘子的激光清洗实验验证, 取得了各自的最佳清洗激光参数, 同时分析绝缘子清洗速率、激光脉冲参数与清洗效果的关系。结果表明, 在最高10m/s的激光扫描速率下, 可取得3.4cm2/s的清洗效率, 该激光系统可高效地用于多种材料表面清洁。这一结果对电力绝缘子激光清洗应用提供了重要的参考意义。     

长脉宽激光切割聚晶立方氮化硼工艺研究

为了获得聚晶立方氮化硼（PCBN）最优的激光切割质量和切割效率,依据烧蚀直径和入射激光脉冲能量的函数关系,得出PCBN烧蚀阈值为1.796J/cm2。采用Nd:YAG激光器对型号为BN250的PCBN进行切割试验,分析了切割速率、激光功率以及脉冲频率对切割质量的影响规律。通过切缝的显微观测对比,总结出不同激光工艺参量下PCBN缝宽的变化趋势。结果表明,对于脉宽为100μs的激光,当激光功率为28W、脉冲频率为60Hz、切割速率为20mm/min时,能够获得PCBN激光切割的最优切缝和较高的切割效率。该工艺方法和数据的建立,对今后PCBN或其它超硬材料的激光加工有着重要参考价值。     

激光参数对激光激发超声信号的影响分析

研究了激光参数对激光激发超声信号的影响.研究中首先理论分析激光激发超声过程中,激光参数对激发超声信号的影响.同时,设计并搭建一种激光激发超声的实验装置,实验验证理论分析结果.该实验装置应用脉冲激光配合光衰减结构对被测目标激发产生超声波,通过超声探头实现激光超声信号的探测.实验中以铝板为检测对象,对激光脉冲能量和照射光斑大小对激发超声信号的影响进行实验分析.通过理论分析及实验验证,可得出照射光斑直径与激光能量会直接影响入射激光功率密度,从而影响激发超声的幅度.     

激光测量中狭缝非均速移动引起的失真及校正

在红外大功率激光功率密度分布的测试研究中,利用平动狭缝采样,通过计算机对采样光斑的灰度处理获得激光功率密度,是一种方便适用的方法.讨论了狭缝非均速运动对采样结果的失真及其校正方法.     

电激励红外多波段化学激光器的光腔参量选择

腔镜曲率半径和腔长的选配对于激光器的输出特性有重要的影响。以HF为例，在某电激励红外多波段化学激光器平台上，选取了耦合输出率为15％的四组不同曲率半径腔镜的组合，在其他工作参量相同的前提下，获得了一组与模体积最大化原则预测结果恰好相反的功率输出数据。结合烧蚀的光斑模式，利用Rigrod发展的一种基于ABCD传输矩阵的等效简化处理方法对实验结果进行了分析，推测原因可能在于增益区气流通道长矩形截面在高度方向上所形成的衍射损耗。结论表明对于此类器件，在光腔参量的选择中应该考虑到这种衍射损耗。     

金刚石压砧加载下激光超声的有限元模拟

采用有限元方法(FEM)建立了金刚石压砧(DAC)加载下脉冲激光激发超声波的数值分析模型。数值模拟了高压下样品中的瞬态温度场和超声位移场,得到了激光垂直照射下入射点异侧不同位置处的超声波波形,分析了超声位移场随时间变化的特征。结果表明,在DAC加载下,热弹作用产生的超声波具有明显的指向性,其纵波能量主要集中于激光入射方向附近,而横波的能量集中于偏离激光入射点30°～55°的倾角之间。上述特征与自由面热弹作用结果差异很大,而与自由面烧蚀作用结果相似。     

铬原子束1维多普勒激光准直分析

为了研究预准直后铬原子束1维多普勒激光准直效果随着激光功率、激光失谐量和作用区域等各种参量变化的情况,采用适当步长的4阶Runge-Kutta算法进行了理论分析,得到了铬原子束1维多普勒激光准直效果与各种激光参量之间的变化关系.结果表明,铬原子束经过离坩埚口600mm、横向尺寸为5mm狭缝预准直后,在激光功率为20mW、激光失谐量为-0.5?梦踉拥淖匀幌呖?、作用区域为2倍最小作用区域的情况下,可以获得最好的激光准直效果.     

激光显示中散斑减弱的研究

简述了散斑的形成机理,具体分析了在近场条件下通过降低激光的时间或空间相干性来抑制散斑的方法,以及仅通过降低激光的相干性来减弱激光显示中散斑的缺陷。提出一种全新在远场条件下减弱散斑的超声光栅法,且详细说明了超声波减弱散斑的工作原理。当合成的激光束通过因超声波在液体媒介中的传播而形成的"位相光栅"时,激光发生衍射,通过一系列透镜将所有衍射光完全会聚到投影屏幕上,投影移动的干涉条纹在屏幕上产生"沸腾"的散斑图样,考虑到人眼的视觉暂留特性。散斑在人眼中得到均匀化。以绿光为例,说明了激光束通过"位相光栅"时,经过CCD相机和图像处理系统,显示屏幕上散斑对比度和光强的变化,显示了超声光栅法有效地抑制了激光显示中的散斑现象。     

激光激发瑞利波测量铝合金焊接残余应力

根据声弹性原理提出了一种新的测量材料表面焊接应力的激光超声方法.利用Nd:YAG脉冲激光在材料表面激发高频率超声瑞利波,采用非线性激光干涉仪对检测焊接应力的超声瑞利波进行探测.探测点的位置保持不变,通过激发源的扫描来改变激发源和探测点之间的距离,干涉仪探测到一系列超声脉冲波形信号.采用波形相关技术计算相邻超声瑞利波的传播时间延迟,得出瑞利波的传播速度,进而根据声弹性理论计算出相应的应力值.通过激光源在焊缝附近的扫描,得到焊缝周围的应力分布.测量了铝焊接平板表面的残余应力,得到了样品表面的焊接应力分布.实验结果表明,这种方法可以实现样品表面焊接应力的快速扫描测量,使其在材料表面焊接应力分布无损检测领域具有一定的应用价值.     

自启动、低功率泵浦的自锁模Ti：蓝宝石激光器和它的高效连续运转

报道了一台自启动、长时间稳定、低功率泵浦的自锁模Ｔｉ：蓝宝石激光器和它的高效连续运转的实验结果．实验中观测到５３ｎｍ的光谱带宽（ＦＷＨＭ）．此谱宽可支持１３ｆｓ的激光脉冲．受自相光仪测量仪器的限制．测得的脉宽为２４．６ｆｓ．实际脉冲脉宽可能小于２０ｆｓ．此激光器在自启动锁模、低功率泵浦时．脉宽小于５０ｆｓ．激光器在连续运行时获得０．２Ｗ的泵浦阈值．３５％的斜率效率和１．１Ｗ的激光输出（４Ｗ泵浦）．