-
学
校
代
码
10459
学号或申请号
密
级
硕士学位论文
论文题目
作
者
姓
名:张三
导
师
姓
名:李四
教授
学
科
门
类:工科
专
业
名
称:
培
养
院
系:大电气、大物工
完
成
时
间:
20xx
年
< p>4月
A
thesissubmitted to
ZhengzhouUniversity
for the degree ofMaster
Thesis Title
BySan Zhang
Supervisor:
Prof. Si Li
Major Name
Institute Name
April20xx
学位论文原创性声明
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标明。本声明的法律责任由本人承担。
学位论文作者:
日期:年月日
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属郑州大学。根据郑
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关的学术论
文或成果时,第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定
。
学位论文作者:
日期:年月日
摘要
摘要
< br>随着我国工业技术水平的快速发展与进步,对材料的质量的要求也越来越
高。在各
个行业领域中,材料和器件中表面和亚表面的完整性会影响和决定系
统和仪器设备的工作
效率以及运行寿命。此外,随着中国工业的高速发展,空
气及水源污染问题也变得日益严
峻。环境污染导致了某些疾病的高发,皮肤病
即是受环境因素诱导的典型疾病之一。近年
来,中国居民的皮肤病发病率逐年
上升,且新增病例呈年轻化趋势。因此实现对材料表面
裂纹和皮肤表面病变的
无损检测尤为重要。激光声表面波技术作为一种无损检测技术,其
特别适合应
用于对材料表面特征进行检测,因此本文的主要工作有:
1.
对激光声表面波检测技术在国内外的发展现状进 行了探究,在此基础上总结
了已有技术的不足,从而确立了课题的研究内容与研究目标。
2.
基于
ANSY S
软件,利用有限元热应力仿真技术探究了声表面波的激发源—
—脉冲激
光的参数,包括脉冲能量、上升时间、光束半径、吸收系数和散射系
数对在皮肤表面激发
的声表面波振幅与带宽的影响,并给出了激发大振幅高频
声表面波的最优参数范围,并使
用最优参数下的脉冲激光在具有表面黑色素瘤
皮肤模型表面进行声表面波的激发,通过信
号的色散曲线获得了最小黑色素瘤
尺寸与网格尺寸的关系,验证了激光声表面波用于皮肤
表面病变检测的可行性;
3.
基于
ANSYS
软件,利用有限元结构仿真技术探究了铝材料表面不同深度的
表面单裂纹对声表面波传播的影响,同尺寸不同数目的表面多裂纹对声表面波
传播的影响,并绘制了传播经过不同数目的裂纹后的声表面波色散曲线,由色
散曲线
的倾斜程度可大致判断裂纹的数目。
4.
设计并搭建了经典迈克逊干涉仪差分检测系统和偏振迈克逊干涉仪差分检
测系统,
并对两套系统的工作原理进行了介绍。两套检测系统均包括声表面激
发单元、声表面波检
测单元和信号采集与处理单元,其中偏振系统在传统系统
的基础上增加了起偏器、
λ
/4
波片和
λ
/2
波片 ,
并将分光镜替换为偏振分光镜,
故偏振系统中的光束为偏振光,使得偏
振系统在消除共模噪声和增强信号方面
具有显著效果。同时设计了
FIR
数字低通滤波器,较好地滤除了系统检测到的
声表面波信号中的高频噪声
。
关键词:
激光声表面波表面裂纹有限元仿真经典 p>
/
偏振式迈克尔逊干涉仪;
I
Abstract
Abstract
As the industrial technology is
developing very fast and gets advanced very much
in
recent
years,
the
required
quality
of
media
and
materials
gets
higher.
And
the
surface/subsurface
integrity
and
completeness
of
the
materials
decide
the
performance and working life
of the equipment and devices. Besides,
accompanying
the
fast
developed
industrial
technology,
the
air
condition
gets
worse
and
water
resources get
polluted. As a result, some disease cases increase
especially skin disease.
Recently,
the
morbidity
of
skin
disease
in
China
is
increasing
year
by
year,
and
it
becomes a trend that more
young people
get
affected. Therefore the nondestructive
detection for surface
cracks and pathological changes on skin is very
important and in
great
need.
Laser-induced
Surface
Acoustic
Waves
technology
as
a
nondestructive
detection
approach
has
shown
promising
results
in
the
characterization
of
surface
feature. The
work done in this dissertation is following:
1,
the
state-of-art
of
the
Laser-induced
Surface
Acoustic
Waves
technology
is
explored.
The
shortness
of
the
current
researches
and
technologies
are
concluded,
based on which, the research content
and goal is finally determined.
2,
FEM
simulations
under
thermal-stress
analysis
mode
are
conducted
by
the
software
of
ANSYS
to
explorer
the
effects
that
pulse
laser
parameters,
including
pulse energy, rise time, beam radius,
absorption and scattering coefficients, have on
the
generated
Surface
Acoustic
Waves.
And
the
range
of
parameters
to
generate
Surface Acoustic Waves with big
amplitude and high frequency components are given.
Pulse
laser
with
these
parameters
is
applied
on
skin
with
melanoma.
Through
the
dispersion
curves
of the detected signals,
the relation between the mesh
size
of the
skin
model and the minimum detectable melanoma is
found.
Key
words:
Laser-induced
Surface
Acoustic
Wave,
Surface
crack,
skin,
FEM
simulation, Classical/polarized
Michelson interferometer.
II
目录
目录
摘要
............................. .................................................. ............................. I
Abstract
.
............... .................................................. .................................... II
目录
............................. .................................................. ...........................
I
II
1
绪论
................................. .................................................. .....................
4
1.1
激光声表面波技术
.
........ .................................................. ..............................
4
1.1.1
声表面波技术简介
.......... .................................................. ....................................
5
2
工作总结与展望
.................................................. ..................................
7
2.1
工作总结
.
............ .................................................. ..........................................
7
2.2
工作展望
.
............ .................................................. ..........................................
7
参考文献
....... .................................................. ...........................................
8
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
................................
9
致谢
......... .................................................. ...............................................
1
0
III