基于激光超声检测技术的损伤定位及成像算法研究

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1、中图分类号：TB551TB553论文编号：102870118-S039学科分类号：080104硕士学位论文基于激光超声检测技术的损伤定位及成像算法研究研究生姓名付倩学科、专业工程力学研究方向工程结构测控与分析指导教师季宏丽副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchondamagelocalization

2、andimagingalgorithmbasedonlaserultrasonictestingtechnologyAThesisinEngineeringMechanicsbyFuQianAdvisedbyA/Prof.JiHongliSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以

3、标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要激光超声检测技术基于激光的热弹效应，利用激光器发射的高能激光脉冲激发出结构中的超声波，超声波可以在结构中传播并会受到结构中损伤的影响。利用传感器接收超声波信号并

4、对信号进行分析处理，可以得到结构中的损伤信息。激光超声检测技术具有不需耦合剂、非接触和适用于曲面等结构检测的优点，具有广泛的应用前景。但是当前的基于波场重构的激光超声损伤成像算法依赖于密集的测量点，存在检测时间长、效率低的问题。针对大尺寸结构的检测，本文提出了基于激光超声检测技术的损伤定位算法和损伤成像算法。本文的主要工作内容包括:首先介绍了激光超声检测技术的原理，包括Lamb波的激发原理和Lamb波在结构中的传播特性；从硬件部分和软件部分两方面介绍了实验室搭建的激光超声检测系统；接着介绍了波场重构原理，以及基

5、于波场重构的损伤成像算法，并分析了增大测量点间距对损伤成像效果的影响，说明了基于波场重构的损伤成像算法对密集测量点的依赖性；然后研究了基于S0模态异常能量的损伤定位算法，实现了大测量点间距下的损伤定位，并且研究了损伤参数对损伤定位效果的影响；最后研究了基于入射波异常能量的损伤成像算法，实现了损伤的精确成像，此方法相比于波场能量流法和异常能量法可靠性和准确性更高；同时研究了损伤参数对成像效果的影响，并且通过多传感器融合成像，提高了损伤成像的信噪比和对不同角度损伤的检测能力。关键词：激光超声，损伤定位，损伤成像，S

6、0模态异常能量算法，入射波异常能量算法基金资助：973计划项目（2015CB057501）中央高校基本科研业务费专项资金资助（NE2015101，NP2016201）江苏省333工程（BRA2015310）江苏高校优势学科建设工程资助项目江苏省基金重点项目（BK20150061）本文研究工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。I基于激光超声检测技术的损伤定位及成像算法研究ABSTRACTThelaserultrasonicdetectiontechnologyisbasedonthethermo-elast

7、iceffect.Ahigh-energylaserpulseemittedbythelaserexcitesanultrasonicwaveinthestructure.Theultrasonicwavecanpropagateinthestructureandbeaffectedbythedamageinthestructure.Theultrasonicsignalisreceivedbythesensor,andthedamageinformationinthestructurecanbeobtaine

8、dbysignalanalysisandprocessing.Laserultrasonicdetectiontechnologyhastheadvantagesofnocouplant,non-contactandsuitableforcurvedsurfacestructuredetection,andhasawiderangeofapplications.However,thec