薄铜板缺陷检测基于由脉冲激光与激光异质干扰技术结合生成的羔羊波
Xinhao Wang1, Zhaojiong Zhu2, Guqing Guo2
1School of Materials Science and Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|May 25, 2024
概括
本研究介绍了一种激光超声波检查系统,用于在薄铜板上非接触式检测缺陷. 该系统有效地使用Lamb波识别表面缺陷,在缺陷定位和尺寸方面达到高精度.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 非破坏性测试是指非破坏性测试.
- 超声波的NDT是一种超声波的NDT.
背景情况:
- 薄铜板在各种行业至关重要,包括建筑,运输和电子行业.
- 在没有物理接触的情况下识别铜的表面缺陷是一个重要的制造挑战.
- 现有的方法往往缺乏全面缺陷分析所需的灵活性和精度.
研究的目的:
- 开发和验证一种新的激光超声波检查系统,用于在薄铜板中远程,非接触式检测缺陷.
- 调查Lamb波 (LW) 的有效性,特别是A0模式,用于表征表面缺陷.
- 建立一种可靠的方法,以高精度确定缺陷的大小和位置.
主要方法:
- 开发一种激光超声波系统,利用激光产生的Lamb波和一个全纤维激光异质干扰仪来获取信号.
- 实现自动扫描系统,以提高灵活性和紧性.
- 使用COMSOL多物理的3D有限元素建模 (FEM) 来模拟通过连续波形变换 (CWT) 的Lamb波传播和分析.
主要成果:
- 模拟和实验数据证实了A0 Lamb波形模式因其缓慢的速度和特定的振动特性而适用于缺陷检测.
- 确定了370 kHz的最佳超声波频率,以最大限度地提高能量和检测灵敏度.
- 该系统在缺陷检测方面取得了很高的准确性,缺陷位置的相对误差为0.14%,缺陷宽度为<0.395毫米 (5毫米缺陷).
- 在缺陷宽度和传输和反射波的飞行时间差异之间观察到强烈的线性相关性 (适合度R2=0.989).
结论:
- 开发的激光超声波检查技术为检测薄铜板表面缺陷提供了可行的非接触式解决方案.
- 该系统在确定缺陷大小和位置的准确性验证了其对工业应用的潜力.
- 这项技术在改善质量控制和降低基于铜的行业的制造成本方面显示出显著的前景.
