基于激光超声C扫描测量加强筋宽度的方法

路培鑫; 王栋; 李阳

doi:doi:10.3788/LOP57.171203

激光与光电子学进展, 2020, 57 (17): 171203, 网络出版: 2020-09-01

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Method of Measuring the Width of Stiffeners by Using Laser Ultrasonic C-Scan

路培鑫 ¹王栋 ^1,2李阳 ^1,2,*

作者单位

¹ 郑州大学机械与动力工程学院, 河南郑州 450001

² 抗疲劳制造技术河南省工程实验室, 河南郑州 450001

图 & 表

图 1. 激光超声C扫描。(a)检测装置;(b)检测原理

Fig. 1. Laser ultrasonic C-scan detection. (a) Detection device; (b) detection schematic

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图 2. 实验样品。(a)样品示意图;(b)样品尺寸

Fig. 2. Experimental sample. (a) Schematic diagram of the sample; (b) sample size

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图 3. 激光超声波的传播路径

Fig. 3. Propagation path of laser ultrasonic

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图 4. 不同模态超声波的t随D的变化曲线

Fig. 4. Variation curves of t with D of different ultrasonic modes

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图 5. 检测装置示意图

Fig. 5. Schematic diagram of the detection device

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图 6. D与超声波波形的关系

Fig. 6. Relationship between D and ultrasonic waveform

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图 7. 不同D时的超声波波形

Fig. 7. Ultrasonic waveforms at different D

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图 8. 不同宽度加强筋的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 8. Results of laser ultrasonic C-scan of stiffeners with different widths. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

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图 9. 小波降噪后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm;(b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm;(d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 9. Laser ultrasonic C-scan results after wavelet reduction. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

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图 10. 均值滤波后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm;(b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 10. Laser ultrasonic C-scan results after mean filtering. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

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图 11. 自适应分割后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm;(d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 11. Laser ultrasonic C-scan results after adaptive segmentation. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

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表 1加强筋宽度的测量结果

Table1. Measurement results of stiffener width

Actual width /mm	Measuring width /mm	Image average width /mm	Absolute error /mm	Relative error /%
2.0	2.03	2.0438	0.0138	0.68
2.5	2.53	2.5113	-0.0187	0.73
3.0	2.99	2.9438	-0.0462	1.55
3.5	3.52	3.5000	-0.0200	0.57
4.0	4.03	4.0800	0.0500	1.24

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路培鑫, 王栋, 李阳. 基于激光超声C扫描测量加强筋宽度的方法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(17): 171203. Peixin Lu, Dong Wang, Yang Li. Method of Measuring the Width of Stiffeners by Using Laser Ultrasonic C-Scan[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(17): 171203.

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图 1. 激光超声C扫描。(a)检测装置;(b)检测原理

Fig. 1. Laser ultrasonic C-scan detection. (a) Detection device; (b) detection schematic

图 2. 实验样品。(a)样品示意图;(b)样品尺寸

Fig. 2. Experimental sample. (a) Schematic diagram of the sample; (b) sample size

图 3. 激光超声波的传播路径

Fig. 3. Propagation path of laser ultrasonic

图 4. 不同模态超声波的t随D的变化曲线

Fig. 4. Variation curves of t with D of different ultrasonic modes

图 5. 检测装置示意图

Fig. 5. Schematic diagram of the detection device

图 6. D与超声波波形的关系

Fig. 6. Relationship between D and ultrasonic waveform

图 7. 不同D时的超声波波形

Fig. 7. Ultrasonic waveforms at different D

图 8. 不同宽度加强筋的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 8. Results of laser ultrasonic C-scan of stiffeners with different widths. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

图 9. 小波降噪后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm;(b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm;(d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 9. Laser ultrasonic C-scan results after wavelet reduction. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

图 10. 均值滤波后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm;(b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 10. Laser ultrasonic C-scan results after mean filtering. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

图 11. 自适应分割后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm;(d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 11. Laser ultrasonic C-scan results after adaptive segmentation. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

表 1加强筋宽度的测量结果

Table1. Measurement results of stiffener width

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图 1. 激光超声C扫描。(a)检测装置;(b)检测原理

Fig. 1. Laser ultrasonic C-scan detection. (a) Detection device; (b) detection schematic

图 2. 实验样品。(a)样品示意图;(b)样品尺寸

Fig. 2. Experimental sample. (a) Schematic diagram of the sample; (b) sample size

图 3. 激光超声波的传播路径

Fig. 3. Propagation path of laser ultrasonic

图 4. 不同模态超声波的t随D的变化曲线

Fig. 4. Variation curves of t with D of different ultrasonic modes

图 5. 检测装置示意图

Fig. 5. Schematic diagram of the detection device

图 6. D与超声波波形的关系

Fig. 6. Relationship between D and ultrasonic waveform

图 7. 不同D时的超声波波形

Fig. 7. Ultrasonic waveforms at different D

图 8. 不同宽度加强筋的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

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图 9. 小波降噪后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm;(b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm;(d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 9. Laser ultrasonic C-scan results after wavelet reduction. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

图 10. 均值滤波后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm;(b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

Fig. 10. Laser ultrasonic C-scan results after mean filtering. (a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm; (c) d=3.0 mm; (d) d=3.5 mm; (e) d=4.0 mm

图 11. 自适应分割后的激光超声C扫描结果。(a) d=2.0 mm; (b) d=2.5 mm;(c) d=3.0 mm;(d) d=3.5 mm;(e) d=4.0 mm

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Table1. Measurement results of stiffener width

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