復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。由于材料制備工藝的局限性,復(fù)合材料制備過程中會產(chǎn)生分層、脫粘、夾雜等缺陷,影響材料的性能及生產(chǎn)安全。激光超聲作為一種新興的檢測技術(shù),具有非接觸、高精度和能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜型面檢測的特點,可以完成復(fù)合材料的性能分析及缺陷檢測。本文利用激光超聲檢測層壓復(fù)合材料,針對激光超聲信號噪聲大、難以提取特征以及成像結(jié)果不易分割的問題進行了特征提取及成像方法研究。本文分析了層壓復(fù)合材料的激光超聲檢測方法,采用透射法采集了復(fù)合材料粘接板的超聲C-Scan信號,并對超聲信號進行了時頻分析及成像分析;對比分析了dbN、symN和coifN小波族在不同分解層數(shù)和不同閾值處理函數(shù)下的特征提取效果,采用db2小波對回波信號進行分解、軟閾值處理和重構(gòu),提高了激光超聲信號的信噪比,有效地提取了反映分層缺陷信息的超聲特征信號;針對圖像像素點的峰值和谷值造成的缺陷難以分割的問題,采用4鄰域均值處理方法進行了圖像的預(yù)處理;研究了基于直方圖法、大津法和鄰域灰度概率之和加權(quán)的最大類間方差法的圖像分割技術(shù)。通過對缺陷大小的定量分析確定了采用28鄰域灰度概率之和加權(quán)的最大類間方差法... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

激光超聲激發(fā)過程

中北大學(xué)學(xué)位論文6圖2.2熱彈性效應(yīng)的原理Figure2.2Principleofthermoelasticeffect熱彈性效應(yīng)的原理是利用激光入射到材料表面，當(dāng)入射到材料表面的光功率密度較低時，材料表面吸收的熱量較低達不到材料熔化時的溫度。因此，不會損傷材料表面但會在材料表層局部區(qū)域產(chǎn)生一定的熱膨脹。熱膨脹會使得分子產(chǎn)生熱運動，從而產(chǎn)生平行于材料表面的擴展應(yīng)力和材料內(nèi)部各個方向的擴展應(yīng)力，也就產(chǎn)生了超聲表面波和超聲體波。與該膨脹相關(guān)的應(yīng)力絕大部分在彈性范圍內(nèi)，這種在彈性范圍內(nèi)的擴展應(yīng)力產(chǎn)生超聲波的現(xiàn)象稱作熱彈性效應(yīng)。脈沖激光與固體材料相互作用引發(fā)熱彈性效應(yīng)進而產(chǎn)生超聲波的過程可以歸納為熱傳導(dǎo)規(guī)律和熱彈性耦合機制[22]。熱彈性效應(yīng)能夠在不損傷材料表面的情況下激發(fā)超聲波進行材料的損傷檢測，可以做到真正的無損檢測。熱燒蝕機理和熱彈性-熱燒蝕融合機理都是采用較高的激光能量照射材料表面，會在材料表面形成一定的燒蝕，是一種有損檢測手段。2.1.2層壓復(fù)合材料激光超聲檢測原理激光超聲檢測技術(shù)工作原理如圖2.3所示：圖2.3激光超聲檢測技術(shù)工作原理示意圖Figure2.3Schematicdiagramoftheworkingprincipleoflaserultrasonictestingtechnology

工件表面和待測工件內(nèi)部產(chǎn)生超聲波。超聲波在試件表面和試件內(nèi)部傳播過程中遇到缺陷時，會發(fā)生反射和透射現(xiàn)象，并伴隨著超聲波振幅、頻率和相位的改變。在被檢材料表面合適的位置投射激光超聲檢測光斑，經(jīng)過激光干涉等過程便可接收相應(yīng)的超聲信號。激光超聲檢測裝置通過對激光超聲信號的調(diào)相、放大和濾波等處理，然后傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過對采集信號的時域和頻域分析就可以得到缺陷的位置、深度、大小等信息。因此衍生的激光超聲檢測復(fù)合材料內(nèi)部缺陷的手段有兩種，即脈沖回波法和透射法。激光超聲脈沖回波法檢測原理如圖2.4所示，當(dāng)超聲波在層壓復(fù)合材料內(nèi)部傳播時，遇到每一個粘接界面都會發(fā)生界面反射和界面透射現(xiàn)象，遇到界面的脫粘缺陷時也會發(fā)射反射現(xiàn)象和透射現(xiàn)象，并且同一界面脫粘缺陷的反射回波能量要強于界面反射回波能量。在激光超聲激發(fā)點同軸線的同一側(cè)投射激光超聲測量光斑�？梢詸z測到超聲始波、界面反射回波、缺陷反射回波和材料底面反射回波。通過對比分析每一界面反射回波的特征，便可提取脫粘缺陷。便于實現(xiàn)材料內(nèi)部缺陷的識別和缺陷深度的定位。但往往會由于缺陷不規(guī)則引起超聲散射信號較強、超聲反射信號弱，使得難以檢測到缺陷反射回波。同時在材料超聲衰減能力強和材料較厚的情況下也難以檢測到距離檢測點較遠處的缺陷。圖2.4激光超聲脈沖回波法檢測原理Figure2.4Detectionprincipleoflaserultrasonicpulseechomethod激光超聲透射法檢測原理如圖2.5所示，當(dāng)超聲波在層壓復(fù)合材料材料內(nèi)部傳播時，遇到每一個粘接界面都會發(fā)生界面反射和界面透射現(xiàn)象，遇到界面的脫粘缺陷時也會發(fā)射反射現(xiàn)象和透射現(xiàn)象，并且同一界面脫粘缺陷的透射回波能量要弱于界面透射回波能量。利用超聲波遇見缺陷時，部分聲波會穿透過缺陷繼續(xù)傳播

【參考文獻】：
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本文編號：2923998