針對激光超聲技術(shù)難以定量分析、檢測金屬樣品缺陷的問題,根據(jù)不同缺陷深度處反射與透射表面波的頻率交叉現(xiàn)象,提出了閾值頻率,研究了表面缺陷深度與其對應(yīng)波長的關(guān)系。通過小波分解和頻譜分析,探討和分析了反射波和透射波在頻譜能量圖中的波形分布特征。結(jié)果表明:由閾值頻率計算的波長與缺陷深度之間的關(guān)系（即λ=4 h）與理論數(shù)據(jù)分析結(jié)果吻合良好;并隨著缺陷深度的增加,波長也隨之表現(xiàn)出線性增加的特性。由此可見,該分析方法達(dá)到了預(yù)期的效果,為表面缺陷深度的進(jìn)一步定量表征提供了參考方向。 

【文章來源】：激光雜志. 2020,41(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

反射/透射表面波的閾值頻率圖

利用柱面透鏡，將脈沖激光呈線狀輻照在金屬鋁板模型的上表面，通過使用人工矩形凹槽，來模擬實際的表面缺陷。因為凹槽長度的方向與激光線源z軸上的方向同向，鋁板材料是線彈性的、均勻的以及各向同性的，所以可使用圖2所示的二維平面應(yīng)變的彈性模型來求解三維模型中的應(yīng)變問題。選用的鋁板整體尺寸大小為30 mm×8 mm;人工矩形凹槽左邊緣C點距鋁板左邊緣16 mm;將激光線源施加在鋁板的中心O點，O點距凹槽左邊緣1 mm;在凹槽的左側(cè)設(shè)置反射接收點A,A點距C點5 mm;凹槽的右側(cè)設(shè)置透射接收點B,B點距C點2 mm;缺陷寬度為0.2 mm，缺陷深度為0.1 mm～0.7 mm，步長為0.2 mm。所采用的建模方法是直接耦合分析解法，并進(jìn)行仿真，通過使用二維耦合單元PLANE13，來對模型進(jìn)行求解[15]。

圖3是四個不同缺陷深度的反射和透射表面波信號所對應(yīng)的各層的能量分布圖，由圖可得:表面缺陷深度h=0.1 mm即圖(a)中，當(dāng)小波分解層數(shù)<4時，反射波能量大于透射波能量;當(dāng)小波分解層數(shù)>4時，透射波能量大于反射波能量，說明表面缺陷信號在第四層分解時頻譜發(fā)生變化，此時發(fā)生反射/透射波頻率交叉現(xiàn)象，其閾值頻率為6.83 MHz;同理可得，缺陷深度h=0.3 mm即圖(b)中，閾值頻率為2.55 MHz;缺陷深度h=0.5 mm即圖(c)中，閾值頻率為1.41 MHz;缺陷深度h=0.7 mm即圖(d)中，閾值頻率為1.03 MHz。使用脈沖激光在不同缺陷深度的金屬鋁板上激發(fā)表面波，其波長與頻率對應(yīng)有以下公式:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3386201