激光超声技术及其在无损检测中的应用

概述了激光超声技术的基本特点，介绍了激光超声产生及接收的基本原理，综述了激光超声技术在无损检测领域的应用简况，评述了激光超声技术目前存在的技术难题及今后的解决方向。     

激光超声技术及其在无损检测中的应用

系统介绍了激光超声技术的研究情况,就其激发原理和检测技术作了全面的回顾与展望。综述了激光超声技术在高精度缺陷检测、高速材料表面扫描成像和恶劣环境中的检测应用。     

激光在超声检测技术中的应用

超声检测技术是用于检测物体表面、亚表面、内部区域及内部投影,产生高分辨率特征图像的检测技术。由于它能获得反映决定检测物体机械性能参数的声学图像而被广泛地应用于无损检测领域。超声检测技术在无损检测领域占有非常重要的地位。激光的出现并且应用于超声检测技术中,给超声检测技术带来了巨大的变化。对激光在超声检测技术中的两个应用方面,即激光超声技术和激光扫描声学显微镜做了详细的阐述。     

激光超声及其在无损检测中的应用

简要地介绍了目前常用的各种无损检测技术，对利用激光产生与接收超声波的原理进行了说明，着重讨论了激光超声的主要技术特点，包括其突出的优点及目前尚存在的一些问题，在此基础上，指出了这一技术几个十分重要的应用举例及今后的发展方向。     

碳纤维复合材料激光超声检测方法研究

激光超声检测技术具有非接触、快速及高效等优点,在复合材料无损检测领域应用前景较好。该文研究了激光热弹激发超声应力的机理,构建了非接触式扫描激光超声检测系统,用于碳纤维复合材料结构健康状况的实时在线检测。实验研究了超声信号与激光参数和接收距离等参数间的关系。实验结果表明,激光超声检测技术可有效用于碳纤维复合材料结构健康检测;建立的碳纤维复合材料激光超声检测系统采用了扫描激光技术,单次检测仅需0.1s,提高了检测效率,且装置简单,操作方便,易于安装调试;热弹范围内超声信号幅值随激光能量增大而增大,随接收距离增大而减小。     

基于光纤F-P传感器的激光超声测量虚拟仪器设计

传统超声检测仪器开发周期长,成本高,扩展性能差,已无法适应现代激光超声检测技术的发展.本文设计了非本征光纤F-P传感器,建立了基于光纤传感技术的激光超声测量实验装置,研制了测量材料物理参数的可视化虚拟仪器软件,采用峰值间距法实验测试了铜试样的声速和厚度.结果表明,光纤F-P传感器能有效用F超声信号的探测.开发的激光超声...     

激光超声对橡胶材料表面损伤的仿真研究

使用有限元分析软件,探究激光激发超声在橡胶类材料中的激发机理和传播特性,以及橡胶类材料本身所具有的非线性应力应变关系可能对激光激发超声过程的影响。为了研究激光激发超声的物理变化过程,在有限元软件中构建二维模型,根据脉冲激光的各种特性将激光辐照的过程等效成力在材料表面的作用,进而得到模型理论的应力变化过程和超声波回波的波形情况。该研究为激光超声技术对不同材料的适用性提供了数据和理论基础,也为激光超声在橡胶类材料无损检测范畴提供了一个新的途径。     

激光超声探伤虚拟仪器设计研究

激光超声检测技术以其优异的特性广泛应用于无损检测评估领域,传统超声检测仪器智能化程度低、开发周期长等缺点限制了超声检测技术的发展。该文分析了激光超声探伤的原理,给出了一种确定缺陷分布位置的计算方法,建立激光超声探伤实验装置,采用LabVIEW软件开发了超声探伤虚拟仪器,进行工程结构超声探伤实验研究。结果表明,该系统能有效用于工程结构缺陷定位,相对误差为5.97%,具有较高精度,可满足工程实际需求,且操作简单,易于实现,软件界面友好,可扩展性强,智能化程度高。     

钛合金二维扫描激光超声检测方法研究

钛合金材料缺陷危害性大,须进行健康状况监测。激光超声检测技术具有非接触、快速、高效等优点,可以满足钛合金结构的实时健康监测。该文研究了激光热弹激发超声应力的机理,在分析一维扫描激光超声检测效率的基础上,构建了非接触式二维扫描激光超声检测系统,用于钛合金结构健康状况的实时在线检测。实验结果表明,激光超声检测技术能有效用于钛合金结构健康检测;该系统可同时实现两个方向检测,相同条件下,检测效率较一维扫描提高约50%;实验装置简单,易于实现完全非接触式检测,可满足钛合金结构在工程实践中的实时在线检测,且可进行缺陷的定位检测。     

基于有限元法的激光声磁检测系统优化研究

针对激光超声和电磁超声两种非接触式检测方式在实验中操作复杂和灵敏度低,以及难以观察不同参数对相关物理场造成的影响等问题,文中将有限元法应用到激光声磁混合式检测当中,采用数值分析方法分析了脉冲激光与电磁超声换能器之间的匹配关系对检测灵敏度的影响,研究了激光声磁检测系统的优化设计依据。利用有限元软件建立了激光声磁检测系统的仿真模型,通过正交数值仿真分析了高斯激光脉冲激励超声的温度场和位移场特性,进而观测了电磁超声换能器参数变化对检测灵敏度的影响。结果表明:螺旋型线圈接收的电压信号能正确反应由入射激光在固体中发生热膨胀效应产生的超声位移场,当磁体的高宽比为 1.5 倍时,驱肤层处磁场强度分布最优,提离距离对换能效率的影响呈现负指数变化规律,评价了不同接收间距处电磁超声换能器的接收性能。     

铝材管道管壁厚度对激光超声信号影响的探究

为了探究管壁厚度对超声信号的产生与探测的影响,采用有限元法建立了理想化的管道模型,分别探究均匀管壁厚度变化和激发源处、接收端处及传播路径上等畸变管壁厚度的变化对超声信号产生的影响。结果表明,当接收端处管壁厚度较薄时,无法探测到可分辨的瑞利波信号;传播路径上管壁厚度变小到一定程度后,高频成分会出现明显的衰减,但随着厚度的增大又会在一定程度内恢复。这一结果对激光超声在柱状、管状材料的无损检测中的进一步应用提供了有益的补充。     

飞秒激光超声时域分析用于无损检测研究

为了进一步探究飞秒激光诱导超声波在无损检测领域中的应用,本文提出了一种基于飞秒激光的超声时域分析方法,实现了对物质的无损检测。该方法首先将飞秒激光聚焦到被测物体表面激发出超声脉冲,然后通过采集超声脉冲的时域信号来对被测物体的内部结构进行可视化无损检测。为了验证方法的有效性,我们进行了以下两个实验:首先,我们对水泥样品进行了扫描并分析得到了其中的孔洞的位置;此外,我们还对未知内部结构的金属镜筒进行了扫描,检测出了其中透镜组的位置。理论分析和实验结果均证明了实验方法的有效性,与传统的超声无损检测技术相比,基于飞秒激光的超声时域分析方法能够简单快速地实现无损检测,具有良好的应用前景。     

基于有限元的脉冲激光辐照材料温度场研究

在激光超声检测过程中,为了合理加载脉冲激光的能量,以便获得幅值较大的超声波信号,同时避免脉冲激光造成材料的损伤,需要对脉冲激光辐照材料的温升进行数值计算。依据有限元理论,建立脉冲激光辐照材料的有限元模型,结合导热微分方程,将脉冲激光以热流密度的形式加载于材料表面,分析材料表层受激光辐照时的温度场,讨论有限元热分析时网格尺寸的选取对分析结果的影响。给出了材料表层受脉冲激光辐照时温度场的计算方法和网格尺寸的选择依据,并利用温度场的理论解析结果和应力场分析结果分别验证了温度场有限元计算方法的正确性和有效性。     

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.     

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.     

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。     

火车轮轴、轮箍超声探伤工艺

目前,超声波探伤工艺在无损检测中具有广泛的应用,超声波探伤工艺对超声检测技术的发展起到至关重要的作用。通过分析火车轮轴、轮箍的疲劳裂纹及各种缺陷的特点,采用不同的超声探头和探伤工艺来针对不同的裂纹和缺陷进行探伤,并对缺陷进行了定性和定量的评价。结果表明,超声波探伤存在一定的优势,它减少了检测的时间,提高了检测的精度,且所需探头数目比常规探伤大大减少,具有很大的发展前景。