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。

斜裂纹定量检测的全光学检测技术研究

该文采用有限元仿真方法分析斜裂纹与激光超声表面波的作用机理。主要研究内容包括:通过建立斜裂纹与激光超声作用的二维仿真模型,分析裂纹处透射波声场的频谱特征;并对不同深度、不同角度、不同宽度的斜裂纹进行仿真计算,实现采用透射系数对斜裂纹几何参数的分析。研究结果表明:激光超声表面波透射系数随斜裂纹深度呈线性变化,深度越大,透射系数越小,且这种变化与倾斜角度无关。同时,当斜裂纹深度大于0.5 mm且倾斜角度在45°~90°和90°~135°范围内,此时透射系数与倾斜角度呈线性关系。此外,透射系数随着裂纹宽度的增大而减小,且这种变化与深度、倾斜角度无关。该文研究结果可为激光超声定量检测斜裂纹的深度、宽度与角度提供有力的仿真研究参考。

菲涅尔区域的乳腺三维超声成像技术

该文提出了一种基于菲涅尔区域的乳腺三维超声成像技术,可实现病变组织早期的定性诊断与定量监测。主要研究内容包括:采用透射方式,以慢度作为反演参量,将正演与反演的透射时间差作为迭代判据,基于菲涅尔区域法实现乳腺组织的二维反演成像;根据柱面传感阵列的分布特点,将乳腺三维超声成像问题转为二维成像问题,进而实现乳腺三维超声成像;计算三维病变成像声速及尺寸误差,并分析菲涅尔区域法的成像分辨率以及入射频率对成像分辨率的影响。该文研究结果证明基于柱面传感阵列的菲涅尔区域法可实现乳腺三维超声成像并有效实现病变早期监测与诊断。