激光／红外法SMT软钎焊接头缺陷检测

利用自行研制的激光／红外质量检测系统对激光／红外辐射响应方法检测存在于ＳＭＴ接头中的种种缺陷的可行性进行了研究，结果表明激光／红外信号能够很好地反映焊点钎料的多少、焊点表面的状态等影响接头质量的因素。分析了对应不同缺陷的红外辐射信号特征，通过建立焊点缺陷－红外辐射之间关系的数据库，初步实现了ＳＭＴ焊点的质量检测。     

航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测

传统的航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测方法检测准确度低,图像特征查全率低。基于上述问题,提出一种基于图像识别技术的航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测方法。采用红外成像技术进行航空激光增材制造零部件成像处理,提取航空激光增材制造零部件红外图像的缺陷区域特征点,对红外图像进行中值滤波降噪处理,利用扫描图像的纹理异常分布特性进行潜在缺陷的自适应定位检测,结合模板匹配和角点检测方法,实现对航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测。仿真结果表明,采用该方法方法的图像特征提取查全率比传统方法提高了15%-20%,能够清晰检测到增材零件的潜在缺陷。说明进行航空激光增材制造零部件潜在缺陷检测的准确性较好,对缺陷部位定位的误差较小。     

航空复合材料内部缺陷差动式激光红外热成像检测

航空复合材料内部缺陷的存在严重威胁着飞行安全。以航空碳纤维复合材料层合板为检测对象,利用激光作为红外热成像检测技术的热激励源,充分利用激光的远距离精准加热、高功率密度等优点,实现对复合材料内部分层缺陷的定位检测。利用激光红外热成像技术对缺陷试件和参考试件进行多次差动检测,并且依据试件与热像仪的空间位置关系,选择温差最大时刻计算内部分层缺陷的直径。实验结果表明:激光红外热成像技术可有效检测航空碳纤维复合材料内部分层缺陷。同时,首次使用的差动式激光红外方法可有效消除激光能量分布不均对检测结果带来的影响,使缺陷成像结果更清晰。     

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。     

MEMS器件中的微体缺陷检测研究

为实现对硅基材料和MEMS器件内微体缺陷的无损、高效和准确检测，在研究广义洛仑兹-米氏散射理论的基础上，针对硅基材料和MEMS器件的物理特点，对球形缺陷与红外激光相互作用在非垂直方向散射光强分布特点进行了研究和计算机仿真，提出利用红外激光背散射分布分析对硅基材料和MEMS器件内部缺陷进行检测的方法，并通过实验验证了该方法的有效性。     

材料内部缺陷的激光超声反射横波双阴影检测方法

为了实现材料内部微小缺陷的非接触无损检测,解决激光超声检测内部缺陷时衍射回波信号弱、透射体波检测无法获得缺陷深度信息等问题,提出了一种激光超声反射横波双阴影检测方法。该方法结合超声透射法和反射法的优点,依据缺陷对反射横波的两次衰减作用,利用时间飞行法对样品进行扫描检测,通过波形互相关算法计算波形时延,精确测量了激光激发点与探测点距离和横波双阴影间距,结合样品厚度实现了对直径为0.8 mm内部缺陷的检出和深度定位。与X射线数字射线照相、传统超声换能器检测的结果进行对比后可知,激光超声方法能够实现材料内部微小缺陷的非接触无损检测和精确定位。     

激光红外热成像材料表面裂纹检测的研究进展

表面裂纹缺陷是材料中危险的缺陷形式,及时发现服役过程中产生的表面裂纹至关重要。激光红外热成像不仅具有传统红外检测的优点,还因激光能量密度高等特有优点,可远距离检测材料表面微小裂纹。综述了激光红外成像系统平台组件及其关键参数对激光红外成像检测的影响。从图像处理、优化工艺参数等角度入手,阐述了激光红外热成像检测表面裂纹缺陷的定性识别,进一步介绍了对材料表面裂纹缺陷长度、宽度以及深度特征的定量表征。最后对激光红外热成像检测表面裂纹缺陷进行了总结归纳,以及展望其未来的发展方向。     

相移迁移法在激光超声合成孔径聚焦技术中的应用

通过分析脉冲源激光辐照于工件表面激发的多模式、宽带超声体波信号并结合合成孔径聚焦技术(SAFT),实现了对工件内部微小缺陷的检测、定位和成像。首先基于有限元仿真模拟了激光激发超声波在含缺陷样品中的传播过程,编写了基于相移迁移法(PSM)的SAFT成像算法,然后在实验中使用激光在含缺陷样品表面激发超声波,使用激光测振仪探测超声波,并基于已有算法和探测结果对样品内缺陷进行了检测和定位,以验证算法的正确性。有限元仿真以及实验结果均表明,将激光超声技术与频域SAFT-PSM结合,能够有效地对微小缺陷进行检测和定位,且其图像重构速度快于时域SAFT,可为激光超声无损检测提供更快速的实时技术方案。     

特征提取在近红外激光检测半导体内微缺陷中的应用

提出了利用近红外激光散射光强分布分析来检测半导体材料内部微体缺陷的检测方法。在研究广义洛仑兹－米氏理论（Generalized Lorenz-Mie Theory）的基础上，通过对理论上散射光强分布的分析，近红外激光散射光强分布空间FFT的截止频率被提取为判定半导体材料缺陷大小的判缺，依据这一判据，可以快速的判定微体缺陷的大小。并通过对GaAs样品进行了实验研究，证明了该方法和判据的有效性。     

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。     

基于光纤F-P传感器的缺陷波极值实验研究

基于光干涉原理确定初始Fabry-Perot（F-P）腔长度,设计一光纤F-P干涉仪,建立光纤F-P激光超声实验装置,用于试样表面缺陷的非接触式检测。结果表明,激发源、传感系统及缺陷位置一定时,直接表面波的幅值和出现时间及反射回波的出现时间基本不变;缺陷的宽度、深度一定时,缺陷越长,缺陷反射波的幅值越大;缺陷尺寸一定,缺陷长度方向垂直激发源与传感器连线时,缺陷反射波幅值最高,随着倾角减小,幅值逐渐降低,平行时幅值最小。     

激光散射式技术在钢球表面缺陷检测中的应用

针对目前钢球表面反射率高、缺陷特征难以提取等问题,提出了一种基于机器视觉技术,利用钢球表面激光散射图片快速检测表面缺陷的方法。介绍了系统的结构和检测原理,搭建了系统检测平台。分析了利用形态学、边缘连接等图像处理算法提取缺陷散斑,利用圆度因子和延长因子判别缺陷类型的处理过程,并基于LabVIEW软件平台,选取不同缺陷的钢球样本进行了试验测试。实际试验表明,利用钢球表面激光散射图可以有效提取表面凹坑、麻点、刻痕等缺陷信息,系统可以快速准确地识别钢球的表面缺陷,可用于钢球表面缺陷的在线检测,具有很好的实用价值和应用前景。     

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。     

利用二次谐波产生研究Al2O3/Al(111)表面的动力学变化

主要介绍了当激光入射到单晶金属Al2O3／Al(111)表面时将发生二次谐波产生(SHG)现象的实验装置和实验方法,利用该装置可以研究SHG和从Al2O3／Al(111)表面反射的SHG在空间各向异性的变化情况,从而可以探测Al2O3／Al(111)表面结构对称性。实验中发现,当脉冲激光功率在2×106 W／cm2-9．6×106W／cm2范围内变化时,没有检测到SHG信号的各向异性变化;当使用P-极化泵浦激光时,发现Al2O3／Al(111)样品绕法线旋转360度时,P-极化的SHG信号在空间三个方向上呈现最大值相等;当使用脉冲强度为12×100 W／cm2的1064 nm P-极化泵浦激光时, Al2O3／Al(111)表面被损坏,损坏后的表面其SHG信号并不呈现对称的各向异性变化,当使用脉冲强度为11×106W／cm2的1064 nm P-极化泵浦激光时产生表面退火现象,从退火表面所产生的反射532 nm P-极化SHG信号中发现,SHG信号呈现衰减的各向异性成分。     

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。     

Low-noise operation modes of a passively mode-locked fiber laser

Optimum low-noise operation modes of a passively mode-locked fiber laser are described and characterized. The laser produces 60 fs bandwidth limited pulses with root mean square amplitude fluctuations of 0.4% in a frequency-band from 30 Hz to 100 kHz. It is shown that low-noise operation up to 5 dB below the amplitude noise of the pump laser is possible with overall negative cavity group-velocity dispersion and a large difference between the intracavity loss under free-running and mode-locked laser operation. Additional frequency stabilization reduces the timing jitter to 4 fs in a frequency band from 1 kHz to 100 kHz and 110 fs in the 30 Hz to 100 kHz band     

基于激光热成像方法的奥氏体钢表面缺陷表征

有源热成像是当今广泛使用的无损检测方法,可利用材料热特性完成缺陷表征。本文使用激光作为热成像的激励源,使用激光局部加热试件,产生的球形热流允许以任意方向检测缺陷。在加热过程中,能量扩散完全覆盖缺陷区域,在散热过程中,缺陷的存在会使得激光器的热足迹呈现不对称性,红外热像仪实时监测表面温度场分布,实现表面缺陷的可视化检测。通过实验验证以及对实验结果的图像分析来完成缺陷表征,结果表明:在散热过程中,红外热像仪可实现对缺陷的可视化检测,通过图像锐化处理检测缺陷边界,得到缺陷的形状分布,完成缺陷的定位表征。     

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。     

基于三维块匹配的红外图像降噪与缺陷量化方法

对金属表面的缺陷检测以及量化逐渐成为一项重要的工作,对于保障器件安全有着重大意义。本文以钛合金为例,使用了一种以激光器为热源的的红外热成像缺陷量化方法。利用激光器可以点加热的优点对缺陷周围进行加热并对金属背面进行图像采集,为了使红外图像清晰表示并保留边缘,对红外图像进行同态滤波,变换后的红外图像进行噪声估计并使用基于三维块匹配的去噪算法将图像进行去噪,并且对去噪图像进行边缘检测以及缺陷量化。实验表明该系统可以有效的对金属材料进行缺陷检测,该红外去噪算法在峰峰值信噪比(PSNR)方面得到了显著的提升,在去除乘性噪声的同时也使图像边缘得到了有效地保留,该缺陷量化方法可以将误差控制在15 %以内。     

激光超声在缺陷材料中散射波形的声谱分析

利用有限元法模拟了脉冲激光作用于单层铝板表面,由热弹机制产生超声波及其传播过程。针对相同厚度而含有不同深度的表面裂痕与给定埋藏深度的亚表面裂痕的单层铝板进行了对比计算,初步得到了声表面波经过表面裂痕及其亚表面裂痕时产生的反射及透射波形的特征;同时基于Wigner Ville分布的时间频率分析,得到了在裂痕前、后激光激发的瞬态表面波形的能量在时间频率平面内分布的情形,并就时频分析结果提出了不同深度的表面裂痕与亚表面裂痕对声表面波的声谱特征产生的显著影响,为激光超声的无损检测技术走向定量化提供了初步的理论依据。