加强筋筋宽的激光超声C扫描检测方法研究

作     者：路培鑫 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王栋;李阳

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：无损检测 激光超声 超声C扫描 加强筋 反射横波 

摘      要：随着工业技术对轻量化设计的需求,加强筋结构的应用会越来越广泛。加强筋的宽度是评价加强筋力学性能的重要指标之一。因此,如何迅速、精确地检测出加强筋的宽度,对于在役设备上加强筋的刚度评价至关重要。激光超声技术作为一种新兴的无损检测技术,具有无损、非接触、检测频带宽、分辨率高、实时在线等优点,适合于特殊环境下材料的缺陷检测与评价。本论文研究了304不锈钢板上加强筋宽度的激光超声C扫描检测技术,主要包括以下几个方面。首先,介绍了激光超声的基本理论。详细阐述了热弹机制下激光超声的激发原理以及激发出的超声波模态。并简要概述了不同形式激励源下激光超声的传播特性以及激光超声的检测方式。通过有限元法分析了激光超声在304不锈钢板中的传播过程,计算了激光超声在304不锈钢板中的温度场以及位移场。其次,搭建激光超声C扫描检测系统。脉冲激光器激励脉冲激光,干涉仪接收超声波信号,通过自动位移台实现被测物体的移动,从而实现对被测物体的激光超声C扫描检测。然后,实现了加强筋宽度的激光超声C扫描检测。理论计算了脉冲激光在2mm厚的304不锈钢板上激励出的超声场,并实验验证了理论结果的有效性;结果表明:当激励点与接收点之间距离为4 mm时,脉冲激光在304不锈钢板上激励出的反射横波幅值比反射纵波幅值高;反射横波幅值可作为特征信号,对304不锈钢板上加强筋的宽度进行超声C扫描检测。最后,采用了数据处理方法以提高检测精度。利用小波降噪和图像均值滤波等方法,对激光超声信号以及激光超声C扫描图像进行了相应的处理。结果表明:小波降噪等方法可以有效地改善信号的信噪比;检测结果和实际宽度的绝对误差小于0.05 mm,满足工程检测的误差要求。激光超声C扫描可以实现对加强筋宽度的快速、非接触测量,为进一步表征加强筋的强度提供检测方法,具有一定的工程价值。