激光超声结合电磁超声在铝板无损检测中的应用研究 
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Application of Nondestructive Detection of Aluminum Using Laser Ultrasonic Technology and EMAT Method
1 合肥学院先进制造工程学院, 安徽 合肥 230601
2 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
图 & 表
图 1. 两种不同激光超声信号接收方式的实验装置示意图
Fig. 1. Schematic of experimental setup with two different laser ultrasonic receiving methods
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图 2. 激光干涉仪接收到的典型铝板测厚激光超声信号
Fig. 2. Typical laser ultrasonic signal of aluminum plate thickness measurement by laser interferometer
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图 3. 表面波幅值与物光聚焦点位置的关系曲线
Fig. 3. Relation curve between surface wave amplitude and LTSD
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图 4. 人工缺陷铝板样品示意图
Fig. 4. Schematic of artificial defective aluminum plate sample
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图 5. 16 mm×16 mm×6 mm人工缺陷的激光超声纵波信号
Fig. 5. Laser ultrasonic longitudinal wave signal of 16 mm×16 mm×6 mm artificial defect
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图 6. EMAT探测方式的结果。(a)典型铝板测厚激光超声信号;(b)纵波幅值与提离距离的关系曲线
Fig. 6. Results of EMAT detection method. (a) Typical laser ultrasonic signal of aluminum plate thickness measurement; (b) longitudinal wave amplitude versus stand-off distance
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图 7. 铝板厚度测量精度与EMAT探测距离的关系曲线
Fig. 7. Measurement accuracy for aluminum plate thickness versus EMAT measurement distance
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图 8. EMAT测得的人工缺陷激光超声表面波信号
Fig. 8. Laser ultrasonic surface wave signal of artificial defect detected by EMAT
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表 1激光干涉仪铝板厚度测量结果
Table1. Thickness measurement results for the aluminum plates by laser interferometer
| Samplethickness /mm | t1 /μs | t2 /μs | Calculatedthickness /mm | Relativeerror /% |
|---|
| 16 | 4.12 | 5.51 | 16.69 | 4.31 | | 20 | 4.12 | 6.72 | 20.81 | 4.04 | | 23 | 4.12 | 7.63 | 23.86 | 3.73 | | 25 | 4.12 | 8.25 | 25.92 | 3.68 | | 30 | 4.12 | 9.81 | 31.08 | 3.59 |
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表 2激光干涉仪测得的铝板表面裂痕缺陷深度结果
Table2. Depth of cracks on aluminum plate by laser interferometer
| Sampledepth /mm | t /μs | Calculateddepth /mm | Relativeerror /% |
|---|
| 2 | 5.23 | 2.21 | 10.71 | | 4 | 4.92 | 4.22 | 5.42 | | 6 | 4.60 | 6.28 | 4.73 |
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表 3EMAT方式的铝板厚度测量结果
Table3. Thickness measurement results for the aluminum plates by EMAT
| Samplethickness /mm | T1 /μs | Calculatedthickness /mm | Relativeerror /% | T2 /μs | Calculatedthickness /mm | Relativeerror /% | Averagerelative error /% |
|---|
| 16 | 16.30 | 16.49 | 3.06 | 32.64 | 16.70 | 4.34 | 3.70 | | 20 | 16.72 | 20.41 | 2.05 | 33.45 | 20.45 | 2.23 | 2.16 | | 23 | 17.12 | 23.62 | 2.69 | 34.32 | 23.92 | 4.00 | 3.34 | | 25 | 17.21 | 24.29 | 2.84 | 34.35 | 24.04 | 3.84 | 3.34 | | 30 | 18.00 | 29.67 | 1.10 | 9.81 | 30.33 | 1.09 | 1.10 |
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谷艳红, 张振振, 高先和, 石朝毅, 卢军, 张胜, 周泽华. 激光超声结合电磁超声在铝板无损检测中的应用研究[J]. 中国激光, 2020, 47(5): 0504002. Yanhong Gu, Zhenzhen Zhang, Xianhe Gao, Chaoyi Shi, Jun Lu, Sheng Zhang, Zehua Zhou. Application of Nondestructive Detection of Aluminum Using Laser Ultrasonic Technology and EMAT Method[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(5): 0504002.
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