激光超声技术及其在无损检测中的应用概况

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以及今后的解决方向     

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。     

激光技术用于复杂的无损检验

激光技术用于复杂的无损检验无损检测的挑战已产生大量复杂的技术。有些已很成熟，如简单的视觉检查便是其中一例。其它检验则以新近发展的技术为基础，如以共焦激光扫描显微镜为基础的装置已可使“视觉检验”达到纳米分辨率。但不是所有无损检验都用光。有些技术是用超声...     

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。     

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。     

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。     

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。     

激光扫描混凝土裂缝的超声检测

为了探究激光扫描混凝土裂缝进行超声检测的可行性, 采用激光扫描混凝土表面激发声场、表面波探头接收超声信号的方法, 进行了相应的实验验证。通过对实验信号峰峰值和双极性特征分析, 实现了混凝土表面裂缝的定位。同时采用有限元方法模拟了扫描激光在材料表面激发声场的过程, 对超声信号进行了时域和频域上的分析。结果表明, 当激光与裂缝边沿距离在1mm时, 接收信号具有典型的双极性, 且峰峰值达到极大值; 当激光与裂缝边沿距离继续减小时, 峰峰值迅速降低。通过扫描激光激发超声, 在打点范围上形成由信号峰峰值表征的2维图像, 由峰峰值突变特征和信号的双极性特征, 可以实现混凝土表面缺陷边缘的定位。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于激光散斑技术的超声马达定子的实验研究

给出了利用激光散斑测振技术实现超声马达定子谐振频率、振型的实验结果和分析。在简要介绍激光电子散斑测振的原理及装置的基础上,研究了超马达定子在不同的谐振频率下的振型。研究结果表明,利用激光散斑技术实现的定子实验研究,对研究与开发高性能超声马达具有重要的指导意义。     

应用于流场测量的激光高频空气超声声光偏转效应

研制了适用于产生空气超声相位光栅的大功率高频超声换能器，采用位移灵敏接收器，在换能器发射面前方适当位置加声匹配器以加强声场干涉提高发射方向性，获得了明显的激光空气超声声光偏转效应。可应用于风洞试验中测量空气旋涡流场参量．     

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。