基于数字全息的激光超声检测信号接收及处理

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1、中图分类号：TG115盲审编号：201512Z08015硕士学位论文题目基于数字全息的激光超声检测信号接收及处理学生姓名赵景超指导老师陈敏学科、专业仪器仪表工程2016年06月07日学校代码：10406分类号：TG115学号：130085203001南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）基于数字全息的激光超声检测信号接收及处理硕士研究生：赵景超导师：陈敏教授申请学位级别：硕士学科、专业：仪器仪表工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2016年06月授予学位单位：南昌航空大学TheSignalReceptionAnd

2、ProcessingOfLaserUltrasonicDetectionBasedOnDigitalHolographyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnInstrumentandMeterEngineeringByZhaoJingchaoUndertheSupervisionofProf.ChenMinCollegeofMeasuringandOpticalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune

3、,2016摘要无损检测是当下工业快速发展中不可或缺的检测技术，而激光超声检测技术是一种新型的检测方法，主要利用了超声波的穿透能力强和光学非接触检测超声振动信号的优点，来实现对被测工件的无损检测。该方法特别适合在恶劣环境下进行远距离和非接触检测，因此对激光超声检测进行研究也是一项必不可少的课题，具备工程价值意义。本文首先从激光超声检测的理论出发，阐述了激光超声检测系统中的超声波激发原理和信号接收原理，重点讲述工程中应用较多的热弹机制激发机理；其次详细总结了近年来国内外采用的激光超声检测技术，并分别对各种技术的检测原理和优缺点

4、进行了分析研究；然后结合本课题的要求提出一种新的光学检测接收方法——基于数字全息的激光超声检测理论。文中通过理论推导得出最终检测的干涉条纹与超声振动引起的相位差之间的函数关系式。利用CCD两次接收被测工件表面加载超声振动前后的全息干涉条纹图像，由MATLAB软件编程将两次接收的图像分别进行数值再现，将再现之后的两幅物光波图像进行叠加干涉，通过判断干涉条纹的变化来检测被测工件中是否存在缺陷，从理论上证明该检测方法的可行性。并对实验中的实验参数进行了优化匹配，尤其是实验中干涉光束的夹角、光程差以及光强比等参数进行优化，得出一组

5、适合本系统设计的实验参数。最后自行搭建一套激光超声检测系统，并对工程应用的航天铝板和玻璃纤维进行缺陷检测，经过算法研究得到所需的干涉条纹图像；然后在MATLAB编程环境中对图像进行滤波、去噪、增强等一系列的图像处理，得到比较清晰的干涉条纹图像，通过分析被测工件表面是否加载超声振动信号所引起干涉条纹图像的变化，实现了对航天铝板和玻璃纤维的缺陷检测；验证了理论推导的可行性，同时为激光超声检测的研究提供一个理论参考方向，具有一定的工程应用价值。关键词：激光超声，光学接收，干涉条纹，MATLAB，图像处理IAbstractNond

6、estructivetesting(NDT)isanindispensabletechnologyintherapiddevelopmentoftheindustry.Laserultrasonictestingisanewtypeofdetectionmethod.Laserultrasonictestingtechnologyistheuseofultrasonicpenetrationabilityandtheadvantagesofopticalnon-contactdetectionofultrasonicvib

7、rationsignal.Torealizethenondestructivetestingofthetestedworkpiece.Themethodisespeciallysuitableforremotedetectioninharshenvironment.Soitisanindispensablesubjecttostudythelaserultrasonictesting,andithasthesignificanceofengineeringvalue.Firstly,thistopicisbasedonth

8、etheoryoflaserultrasonictesting,thispaperdescribestheprincipleofultrasonicexcitationandtheprincipleofsignalreceptioninthelaserultrasonictestingsystem.Fo