不同特征下激光超声温度测量研究

为解决金属材料在高温工作环境下进行温度检测时需接触,受限多等问题,使用激光超声技术实现超声非接触式收发,通过对纵波、表面波信号与温度的相关性分析,实现高温工作状态下金属零部件温度的检测。建立20~520℃范围内铝块的激光超声温度检测模型,研究了激光激发的超声纵波、表面波波速与温度的相关性;提出Wigner-Ville分布下激光超声能量谱密度最大点的频率移动特征分析方法,研究了激光超声表面波频率与温度的相关性。研究表明:激光超声纵波、表面波波速及频率随温度升高成线性降低关系,且表面波波速-温度关系对温度检测的灵敏度更高。在单位长度1 cm范围内,表面波声时随温度变化率为1.4×10^(-9) s·℃^(-1),波速随温度变化率为-0.85 m·s^(-1)·℃^(-1),可以分辨1℃的温度变化,为后续的激光超声温度检测研究提供了依据。