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脉冲激光测距回波特性及测距误差研究 被引量:33
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作者 谢庚承 叶一东 +1 位作者 李建民 袁学文 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期254-261,共8页
对于飞行目标轨迹测量中常用的脉冲激光测距系统,回光波形的变化对其测距精度的影响尤为显著。为了研究回光波形变化造成的测距误差,深入分析了复杂三维飞行目标的回波特性。以典型的调Q脉冲激光测距为基础,探讨了调Q脉冲激光发射脉冲... 对于飞行目标轨迹测量中常用的脉冲激光测距系统,回光波形的变化对其测距精度的影响尤为显著。为了研究回光波形变化造成的测距误差,深入分析了复杂三维飞行目标的回波特性。以典型的调Q脉冲激光测距为基础,探讨了调Q脉冲激光发射脉冲的数学描述,建立了一种通过飞行目标的反射特性、表面形状及姿态信息计算回波功率分布的理论模型。在此基础上,以典型目标为例建立了目标模型,通过仿真模拟研究了脉冲激光回波特性,分析了目标姿态变化对回波特性及回波畸变测距误差的影响。搭建了脉冲激光测距实验系统,加工制作了模拟目标并进行了验证实验。实验结果表明,飞行目标姿态变化引起的回波脉冲展宽及回波畸变测距误差变化规律与理论分析基本一致,验证了所建理论模型的有效性。 展开更多
关键词 遥感 激光测距 回波特性 测距误差 飞行目标
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地面目标激光回波特征实验研究 被引量:17
2
作者 胡以华 舒嵘 薛永褀 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期105-108,共4页
对地观测激光扫描成像直接利用激光回波信息生成目标的灰度像 ,进行目标分类识别 ,因此 ,需要研究并建立激光回波特征与地面目标特征之间的关系模型。运用对地观测激光成像原理试验系统的实验结果分析了地面目标的脉冲激光回波的功率与... 对地观测激光扫描成像直接利用激光回波信息生成目标的灰度像 ,进行目标分类识别 ,因此 ,需要研究并建立激光回波特征与地面目标特征之间的关系模型。运用对地观测激光成像原理试验系统的实验结果分析了地面目标的脉冲激光回波的功率与波形等主要特征 ,探讨了目标后向散射率特性。通过机载信息获取与数据处理得到了由激光回波生成的局部区域灰度像 ,并且与被动红外成像结果的比较初步得到了地面目标与其激光回波特征之间的关系 。 展开更多
关键词 三维成像 对地观测 激光成像 回波特征 目标特征 激光回波 地面目标 灰度像
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基于光纤耦合与相干探测的无损检测方法 被引量:11
3
作者 何宁 骆湘红 +1 位作者 赵中华 廖欣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期193-200,共8页
提出了一种将空间激光注入光纤与相干探测技术相结合的激光无损检测方法。分析了激光超声信号的传输特征和相干光探测原理,探讨了激光无损检测的信号处理及噪声抑制方法,构建了以激光激励与检测为基础,激光注入与保偏传输为核心,图形化... 提出了一种将空间激光注入光纤与相干探测技术相结合的激光无损检测方法。分析了激光超声信号的传输特征和相干光探测原理,探讨了激光无损检测的信号处理及噪声抑制方法,构建了以激光激励与检测为基础,激光注入与保偏传输为核心,图形化编程语言LabVIEW人机交互为监测手段的实验系统。实验结果表明,该系统能减小背景光的抖动对信号检测的影响;通过控制激光的光斑直径及能量可获得不同超声信号的反射波峰,有效提高了超声回波信号对材料缺陷检测的敏感性和平稳性。检测方法为工程应用提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 测量 无损检测 激光超声 光纤耦合 相干光探测 回波信号
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脉冲激光周向探测平面目标回波特性 被引量:11
4
作者 徐孝彬 张合 陈杉杉 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期217-224,共8页
针对脉冲激光周向探测平面目标回波特性的问题,设计了脉冲激光周向探测系统。基于传统激光雷达方程,采用单站式激光雷达散射截面方程,推导了混有时空分布的回波功率的一般方程。基于倾斜平面目标的表面特性,推导了扩展目标和非扩展目标... 针对脉冲激光周向探测平面目标回波特性的问题,设计了脉冲激光周向探测系统。基于传统激光雷达方程,采用单站式激光雷达散射截面方程,推导了混有时空分布的回波功率的一般方程。基于倾斜平面目标的表面特性,推导了扩展目标和非扩展目标的回波功率方程。通过仿真分析了脉冲展宽特性、朗伯体与非朗伯体平面的目标回波特性。对周向探测系统进行加工以及回波实验,实验结果表明,数值计算回波与粗糙平板实际回波波形一致,为脉冲激光周向探测系统测距提供了理论依据。 展开更多
关键词 激光器 脉冲激光 回波特性 散射特性 平面目标 周向探测
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高性能时间间隔测量装置及其在激光成像中的应用 被引量:7
5
作者 张立 陈育伟 胡以华 《红外技术》 CSCD 北大核心 2004年第3期71-74,共4页
根据高性能时间间隔测量装置的实现方法,研制了基于PCI总线的120 ps分辨率的时间间隔测量装置,详细描述了该系统的硬件结构、工作流程和性能指标,探讨了在对地观测激光成像技术中的应用。
关键词 时间间隔 对地观测 激光回波 激光成像 触发技术
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基于粒子群算法的3维激光雷达回波分解 被引量:9
6
作者 戴璨 王元庆 徐帆 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期284-287,共4页
为了提高3维激光雷达回波分解的精度和准确度,采用粒子群算法与最小二乘法相结合的方法,分析了激光雷达回波分解原理以及粒子群算法原理,研究了粒子群算法在激光雷达回波信号分解中的应用;进行了理论分析与实际数据验证,取得了实际激光... 为了提高3维激光雷达回波分解的精度和准确度,采用粒子群算法与最小二乘法相结合的方法,分析了激光雷达回波分解原理以及粒子群算法原理,研究了粒子群算法在激光雷达回波信号分解中的应用;进行了理论分析与实际数据验证,取得了实际激光雷达回波数据的分解结果。结果表明,采用粒子群算法与最小二乘法相结合的分解方法,激光雷达回波可以更高精度地分解为一系列单个波形的叠加,并获得了延时、强度及脉宽等参量,拟合度提高至0.989,一定程度上抑制了噪声的干扰。该算法可以有效提高激光雷达回波分解的精度。 展开更多
关键词 激光技术 回波分解 参量拟合 粒子群算法
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基于相干探测的激光超声检测系统设计与实现 被引量:9
7
作者 骆湘红 何宁 +2 位作者 王明鹏 赵中华 廖欣 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1339-1342,共4页
提出一种基于激光注入光纤相干的材料表面缺陷无损检测系统,将光学传感、空间光耦合及平衡探测技术有机结合,利用脉冲激光激励与单频激光探测手段,探讨激光超声信号在介质中的产生、传播与检测机理,并通过数据采集与Lab VIEW图形化编程... 提出一种基于激光注入光纤相干的材料表面缺陷无损检测系统,将光学传感、空间光耦合及平衡探测技术有机结合,利用脉冲激光激励与单频激光探测手段,探讨激光超声信号在介质中的产生、传播与检测机理,并通过数据采集与Lab VIEW图形化编程设计的上位机界面,对信号特性进行分析和处理。实验测试表明,采用激光注入光纤相干探测系统的信号检测,能减小系统噪声的影响,降低输出信号抖动,通过超声回波峰值信号突变,有效实现工件缺陷判断,为工程应用提供一种新的测量方法。 展开更多
关键词 激光超声 光声效应 相干光探测 回波信号 数据采集
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水中单光束扫描激光引信捕获率建模与仿真 被引量:9
8
作者 谭亚运 张合 查冰婷 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期67-72,共6页
为了提高反鱼雷鱼雷(ATT)激光近炸引信对来袭鱼雷的捕获率,首先根据鱼雷目标的激光反射特性,分析了鱼雷目标回波功率随激光束入射角度和入射位置的变化规律。采用空间解析几何方法描述了ATT与来袭鱼雷的交会模型,给出了任意交会距离和... 为了提高反鱼雷鱼雷(ATT)激光近炸引信对来袭鱼雷的捕获率,首先根据鱼雷目标的激光反射特性,分析了鱼雷目标回波功率随激光束入射角度和入射位置的变化规律。采用空间解析几何方法描述了ATT与来袭鱼雷的交会模型,给出了任意交会距离和姿态时目标回波功率计算方法。根据系统最小探测功率,建立了水中单光束扫描激光引信捕获率蒙特卡罗仿真模型,仿真了系统捕获率随激光脉冲频率的变化关系,获得了探测不同距离目标的最大捕获率和相应的激光扫描频率和脉冲频率。结果表明:当激光扫描频率为15Hz,脉冲频率为4kHz,系统能可靠捕获距离9m内目标。所得系统捕获率仿真模型和结果可为ATT单光束扫描激光引信系统设计提供理论参考。 展开更多
关键词 激光引信 反射特性 回波功率 捕获率 反鱼雷鱼雷
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一种激光引信目标回波信号的计算方法 被引量:7
9
作者 张京国 梁晓庚 唐俊 《制导与引信》 2008年第1期22-27,共6页
用平面和二次曲面(柱面、锥面和椭球面)单元来逼近目标表面,建立目标几何模型,基于目标表面的材料和BRDF实测数据,用遗传优化算法进行五参数统计建模。根据引信参数及交会条件,通过对微元的反射信号积分计算各个小单元的反射能量LRCS,... 用平面和二次曲面(柱面、锥面和椭球面)单元来逼近目标表面,建立目标几何模型,基于目标表面的材料和BRDF实测数据,用遗传优化算法进行五参数统计建模。根据引信参数及交会条件,通过对微元的反射信号积分计算各个小单元的反射能量LRCS,将被照射面元的回波功率进行叠加,得到目标的回波信号。 展开更多
关键词 激光引信 目标回波 近场
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近距离收发同轴激光测距精度研究 被引量:7
10
作者 高坡 胡以华 +1 位作者 赵楠翔 王勇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期915-919,共5页
脉冲激光测距精度是影响二维激光扫描成像质量的重要因素,研究近距离条件下收发同轴系统中的脉冲激光测距技术对提高二维激光扫描成像质量具有重要意义。通过仿真计算分析了脉冲激光测距的精度与回波能量的关系,提出了二维激光扫描成像... 脉冲激光测距精度是影响二维激光扫描成像质量的重要因素,研究近距离条件下收发同轴系统中的脉冲激光测距技术对提高二维激光扫描成像质量具有重要意义。通过仿真计算分析了脉冲激光测距的精度与回波能量的关系,提出了二维激光扫描成像光学系统的基本设计方案。在室内距离下,提出了在收发同轴光学系统中,到达探测器的激光回波能量相对于距离的非线性关系,计算并得到了激光回波能量相对于距离的非线性关系曲线。最后,基于实测数据对激光回波能量与距离的非线性关系进行实验验证,分析该非线性关系对激光测距精度的影响。论文的研究对设计、完善近距离条件下激光测距光学系统具有重要价值。 展开更多
关键词 二维激光扫描成像 脉冲激光测距 收发同轴光学系统 激光回波
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激光近程探测中目标表面的散射特性 被引量:8
11
作者 张祥金 沈娜 +1 位作者 胡鑫 宋健 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期24-32,共9页
在激光引信中,脉冲激光对目标的探测与识别是激光引信近程探测技术中的一个关键技术点,而目标的表面反射特性对探测的影响是激光近程探测高效毁伤与精确打击目标的主要研究关键。目标的表面粗糙度以及附着物对激光回波信号的强弱影响较... 在激光引信中,脉冲激光对目标的探测与识别是激光引信近程探测技术中的一个关键技术点,而目标的表面反射特性对探测的影响是激光近程探测高效毁伤与精确打击目标的主要研究关键。目标的表面粗糙度以及附着物对激光回波信号的强弱影响较大,因此,需对激光近程探测过程中不同粗糙度目标表面所表现的反射特性进行研究。首先通过仿真得到回波信号模型,再进行不同粗糙度表面回波功率实验对仿真结果进行验证。实验选用不同表面粗糙度的靶板,并采用了改变角度、改变距离并同时改变角度和距离的模式来观测得到的电压曲线,获得最终结果。 展开更多
关键词 激光回波 粗糙度 近程探测
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激光脉冲弱小回波信号提取方法研究 被引量:8
12
作者 邵艳明 王爽 +2 位作者 王兴 陈宗镁 余跃 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期285-292,共8页
在激光红外复合制导中,主动激光雷达可以提供探测目标的距离信息,并与红外探测方式实现光电互补,有助于提高复杂战场环境下精确制导的准确率。激光测距时,准确的回波位置检测是确保测距精度的关键。而信噪化是决定精度和作用距离的关键... 在激光红外复合制导中,主动激光雷达可以提供探测目标的距离信息,并与红外探测方式实现光电互补,有助于提高复杂战场环境下精确制导的准确率。激光测距时,准确的回波位置检测是确保测距精度的关键。而信噪化是决定精度和作用距离的关键。为了提升脉冲回波信号的信噪比,本文提出了一种结合自相关滤波算法与改进的奇异值分解方法的微弱脉冲提取方法,并分别采用仿真数据和实际采集的脉冲激光回波信号进行去噪实验,实验结果表明,本文所提出的方法能够有效地提升回波信号的信噪比,有助于提高激光测距的精度。 展开更多
关键词 激光测距 回波检测 自相关滤波 奇异值分解
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脉冲激光周向探测地面目标捕获建模与仿真 被引量:8
13
作者 陈杉杉 张合 徐孝彬 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期104-114,共11页
针对对地攻击火箭弹单发毁伤概率低的问题,设计了一种激光周向探测系统,旨在提高对地攻击火箭弹的目标捕获概率。推导了平面目标脉冲激光回波波形的解析式及最小可探测光功率,并结合对地攻击火箭弹的末端弹道特性,建立了激光周向探测系... 针对对地攻击火箭弹单发毁伤概率低的问题,设计了一种激光周向探测系统,旨在提高对地攻击火箭弹的目标捕获概率。推导了平面目标脉冲激光回波波形的解析式及最小可探测光功率,并结合对地攻击火箭弹的末端弹道特性,建立了激光周向探测系统的弹目交会模型。运用蒙特卡罗算法仿真分析了对地攻击火箭弹采用不同探测系统时目标捕获概率随脉冲激光重复频率和扫描转速的变化规律,探讨了弹速和命中精度对于目标捕获概率的影响,获得最佳激光重复频率与扫描转速。仿真结果表明:当脉冲激光重复频率为5 kHz,扫描转速为10000r/min时能实现目标的有效捕获;采用激光周向探测系统能有效提高目标捕获概率,提升单发毁伤效能,为激光周向探测系统在对地攻击火箭弹上的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 脉冲激光 目标捕获 蒙特卡罗 双向反射分布函数 目标回波
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基于FPGA的激光雷达高速数据采集系统设计 被引量:8
14
作者 辛文辉 李仕春 +3 位作者 华灯鑫 宋跃辉 狄慧鸽 周智荣 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期967-971,共5页
为了对激光雷达的回波信号进行采集,设计了一款基于FPGA的高速数据采集、预处理系统.该系统以FPGA内嵌DRAM作为存储器,以同步有限状态机作为控制方式,可在1kHz的外触发信号激励下,以20MHz的采集频率采集数据,并可在不丢失脉冲的情况下,... 为了对激光雷达的回波信号进行采集,设计了一款基于FPGA的高速数据采集、预处理系统.该系统以FPGA内嵌DRAM作为存储器,以同步有限状态机作为控制方式,可在1kHz的外触发信号激励下,以20MHz的采集频率采集数据,并可在不丢失脉冲的情况下,对采集到的4 096个数据点进行5 000次以上的对应点累加平均(滤除背景噪音).设计完成的数据采集系统已应用于一台米散射激光雷达系统中,达到了30km探测距离、7.5m时空分辨率的设计要求. 展开更多
关键词 激光雷达 回波信号 高速数据采集 同步状态机 双端口RAM
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星载激光测高仪回波信号仿真分析 被引量:8
15
作者 朱近 孙世君 《航天返回与遥感》 2013年第1期67-78,共12页
为研究不同地形、地物对激光回波信号的变化状况和星载激光测高仪的实际测量精度等问题,文章采用计算机仿真技术建立了立体地物数字模型、激光脉冲数学模型和噪声信号模型;设计了针对光栅网格地形数据的激光回波近似算法,避免了三角面... 为研究不同地形、地物对激光回波信号的变化状况和星载激光测高仪的实际测量精度等问题,文章采用计算机仿真技术建立了立体地物数字模型、激光脉冲数学模型和噪声信号模型;设计了针对光栅网格地形数据的激光回波近似算法,避免了三角面片的划分、面片间遮挡测试和消隐处理,简化了计算过程。对理想平面目标的激光回波仿真结果与理论结果一致。利用在Matlab环境下开发的仿真程序,对平面型、阶梯型和高斯起伏型3种典型地物模型进行了仿真实验,估算了星载激光测高仪对不同目标区域的实际测量精度。 展开更多
关键词 激光测高仪 地物模型 回波信号 仿真 航天遥感
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基于TDLAS的激光甲烷遥测技术 被引量:7
16
作者 周海坤 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第7期113-115,共3页
可调谐半导体激光光谱吸收检测技术(TDLAS)与遥测技术相结合作为一种新型的检测手段,将会克服目前煤矿灾害气体检测过程中存在的很多问题,特别是对采空区、工作面上隅角等甲烷气体易聚集而现有设备无法检测的区域。该技术将会大幅的提... 可调谐半导体激光光谱吸收检测技术(TDLAS)与遥测技术相结合作为一种新型的检测手段,将会克服目前煤矿灾害气体检测过程中存在的很多问题,特别是对采空区、工作面上隅角等甲烷气体易聚集而现有设备无法检测的区域。该技术将会大幅的提高煤矿检测水平,使煤矿安全监测问题得到进一步的完善。 展开更多
关键词 激光波长 回波反射 谐波检测 光谱吸收 灾害气体 遥测技术
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基于小波分析的脉冲激光回波抗干扰算法研究 被引量:6
17
作者 李新斌 刘继勇 刘星 《机械与电子》 2018年第1期31-34,49,共5页
针对脉冲激光雷达易受自然环境干扰的问题,提出了采用小波分析的抗干扰方法,通过脉冲激光对真实目标和干扰目标的回波差异分析,采用小波分析对激光雷达回波进行处理。在此基础上建立脉冲激光雷达回波的数学模型,设计基于小波分析的抗干... 针对脉冲激光雷达易受自然环境干扰的问题,提出了采用小波分析的抗干扰方法,通过脉冲激光对真实目标和干扰目标的回波差异分析,采用小波分析对激光雷达回波进行处理。在此基础上建立脉冲激光雷达回波的数学模型,设计基于小波分析的抗干扰算法,通过仿真验证,该方法具有良好的抗云、雾、烟尘等自然环境干扰的性能。 展开更多
关键词 激光雷达 回波 云雾 小波 抗干扰
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脉冲激光多回波峰值检测电路设计 被引量:2
18
作者 蒋衍 朱精果 +4 位作者 刘汝卿 李锋 姜成昊 孟柘 王宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期215-222,共8页
在脉冲激光探测中,常采用峰值检测电路获取强度信息。当激光通过部分反射或部分遮挡的空间多层物体时,会产生多个回波。传统峰值检测电路无法准确探测多回波峰值。因此,基于脉冲多回波峰值检测原理,设计了一种具有高集成度的新型脉冲多... 在脉冲激光探测中,常采用峰值检测电路获取强度信息。当激光通过部分反射或部分遮挡的空间多层物体时,会产生多个回波。传统峰值检测电路无法准确探测多回波峰值。因此,基于脉冲多回波峰值检测原理,设计了一种具有高集成度的新型脉冲多回波峰值检测电路芯片。该芯片以两级峰值采样保持电路结构为基础,通过采用交织采样和多路复用技术优化了电路结构,实现了对多回波信号的峰值检测。芯片采用CMOS 0.18μm工艺设计,面积约为2.6 mm×0.48 mm,测试结果表明,所设计的芯片能够有效检测幅值范围50~500 mV、脉宽5 ns的多回波信号,峰值输出电压的最大误差为4.8%,通道间的输出电压最大相对偏差为5.7%,具有更精细的多回波探测能力,可集成应用于脉冲激光探测系统。 展开更多
关键词 激光探测 峰值保持电路 多回波 峰值检测
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相干测风激光雷达回波偏振态对径向风速精度影响
19
作者 彭涛 王顺艳 +3 位作者 王丹凤 范琪 罗雄 周鼎富 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期613-619,共7页
为了解决大气退偏效应造成激光回波与本振光偏振失配,导致相干测风激光雷达(LiDAR)外差效率降低的问题,基于相干多普勒激光测风雷达的系统组成和工作原理,采用数学建模法,仿真分析了回波偏振态对系统信噪比、探测距离和径向风速误差的影... 为了解决大气退偏效应造成激光回波与本振光偏振失配,导致相干测风激光雷达(LiDAR)外差效率降低的问题,基于相干多普勒激光测风雷达的系统组成和工作原理,采用数学建模法,仿真分析了回波偏振态对系统信噪比、探测距离和径向风速误差的影响;提出了偏振态修正途径,并利用琼斯矩阵建模讨论修正精度;用径向风速比对实验验证不同回波偏振态对径向风速精度的影响。结果表明,对于同一测试系统,在相同的天气条件下,与回波为圆偏振态相比,回波为椭圆偏振态时的最大探测距离下降46.7%,径向风速精度下降63%。此研究为相干多普勒测风激光雷达回波接收模块的优化提供了理论支撑。 展开更多
关键词 激光技术 径向风速精度 验证实验 回波偏振态
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金属内部微小缺陷的多通道光纤干涉激光超声无损检测
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作者 班瑞 张日丰 +1 位作者 陶智勇 樊亚仙 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期144-152,共9页
金属材料在科学仪器和现代工业设备中有着广泛使用,而在加工、制作以及长期使用的过程中,其内部可能会因腐蚀等因素而出现孔洞等微小缺陷,这些缺陷会导致产品质量下降,并增加潜在的安全隐患,因此微小缺陷的精准检测尤为关键。提出了一... 金属材料在科学仪器和现代工业设备中有着广泛使用,而在加工、制作以及长期使用的过程中,其内部可能会因腐蚀等因素而出现孔洞等微小缺陷,这些缺陷会导致产品质量下降,并增加潜在的安全隐患,因此微小缺陷的精准检测尤为关键。提出了一种基于多通道光纤干涉传感的激光超声微小缺陷高分辨检测方法。利用多通道光纤斐索干涉仪在较小的尺度内同时获得多点信息,通过对同一时刻的多点信号的传播特性和频率特性进行处理和分析,不需要扫描即可对样品内部的弹性波速进行快速检测,并实现了金属内部半径为2 mm的圆孔缺陷的高精度定位及圆孔边界形貌的描绘,检测结果与其实际轮廓、尺寸和位置高度吻合,验证了该检测方式的可行性。这种多通道光纤干涉激光超声检测方法可用于微小缺陷的高灵敏度、高分辨率无损检测,为金属内部微小缺陷的无损检测提供了具有很高实用价值的新方法。 展开更多
关键词 激光超声 多通道测量 回波定位 弹性表面波
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