太赫兹时域光谱无损检测及应用关键技术研究

《太赫兹时域光谱无损检测及应用关键技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学号：B120300042博士学位论文太赫兹时域光谱无损检测及应用关键技术研究研究生姓名：乔晓利学科、专业：机械制造及其自动化二○一八年六月分类号：密级：公开UDC：编号：太赫兹时域光谱无损检测及应用关键技术研究KEYTECHNOLOGIESOFTERAHERTZTIMEDOMAINSPECTROSCOPYNONDESTRUCTIVEDETECTIONANDAPPLICATION学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：机械制造及其自动化（080201）研究方向：精密、超精密加工、检测及装备申请学位级别：博士指导教师：张心明研究员研究生：乔晓利论文起止时间：2012

2、.9-2018.3长春理工大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的博士学位论文，《太赫兹时域光谱无损检测及应用关键技术研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解―长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定‖，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI

3、系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要新型复合材料以其优秀的机械性能在航空航天、船舶制造及国防工业等领域应用日益广泛，甚至有科学家断言未来航空航天领域的竞争主要是复合材料技术的竞争。常规无损检测技术在新型复合材料检测领域表现出了很强的局限性，难以满足现代工业发展的需求，因此太赫兹无损检测技术作为重要的补充手段，受到国内外的广泛重视。本文以太赫兹时域光谱无损检测技术为研究的核心，开

4、展了材料光学参数提取、无损探伤及工程应用中的关键技术研究，目的是解决应用过程中工艺及技术难题，推动该项技术从实验室走进行工程现场的进程。光学参数是材料光学性能的重要属性，但是目前该领域的研究仍不完备，因此首先开展材料光学特征参数提取技术的研究，并针对数据处理环节的滤噪技术，创新性的提出了均值估计经验模式分解滤噪方法。常规的滤噪方法主要以小波滤噪为主，但是小波基及滤噪阈值的优选一直是阻碍该方法应用的主要问题，本文提出的滤噪方法将噪声信号与太赫兹脉冲信号同时进行经验模式分解，利用噪声信号的固有模态函数建立自适应的滤噪阈值，用于太赫兹脉冲信号对应的固有模态函数滤噪，最后经过信号重构还原有用信号，

5、实现滤噪的目的。在设计的大量实验中，均值估计经验模式分解滤噪方法能够取得与小波同等效果的滤噪结果，但是利用时间尺度对噪声与有用信号的自动判别和自适应的阈值设定，使该方法变得简单有效，克服了小波滤噪中存在的缺陷。在光学参数提取实验中，使用该方法滤噪后再进行提取，获取的特征参数曲线更加平直，进一步证明了该方法的有效性。样品特征参数图像重构一直是无损检测过程中用于缺陷分析的主要手段，在研究了基本的特征参数成像算法基础上，创新性的提出了太赫兹时域光谱多特征复合成像方法。该方法分为函数叠加成像算法和多特征参数伪彩色成像算法两部分。函数叠加成像算法能够利用算术运算或逻辑运算将多幅特征函数图像复合叠加成

6、为一副反映样品空间结构的新图像，有效扩充了图像集合的容量；多特征参数伪彩色成像算法则能够将最多三幅图像同时插入到不同色彩通道，形成包含多个特征参数的伪彩色图像。两种算法相互配合能够大幅度提高图像质量和携带的信息量，为分析带来便利。不仅如此，该方法对高光谱图像同样有效，利于提高成像质量。在设计的验证实验中，全面演示了两种算法的应用过程，及为分析带来的效率的提升。本文很重要的一个研究目的就是解决太赫兹时域光谱无损检测技术在工程应用中的一些难点问题，为此重点开展了利用工业六轴机器人、iGPS定位系统与太赫兹设备相结合，实现对曲面部件，尤其是大型曲面部件进行检测的关键技术研究，创新性的设计了反射式

7、太赫兹无损检测机器人的基本结构，并建立了定位精度与可检测最大曲率之间的关系模型，形成了机器人精度、检测精度要求与可检测最大曲率之间的对照关系，使该方法适用于在工程应用中推广。在实验中，对一块表面喷漆的金属曲率试件进行检测，重构图像与表面文字比例吻合，图像清晰，证明了该方法的有效性。而与二维导轨的对比实验中，两种方法取得了几乎相同的探测效果，证明了方法的可靠性。最后，本文设计了太赫兹时域光谱无损检测管理平台，借助软件技术，