相移迁移法在激光超声合成孔径聚焦技术中的应用 
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Application of Phase Shift Migration Method in Laser Ultrasonic SAFT
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
图 & 表
图 1. 超声波成像模型。(a)传统超声波成像模型;(b)爆炸反射等效模型
Fig. 1. Ultrasonic imaging models. (a) Traditional ultrasonic imaging model; (b) explosion reflection equivalent model
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图 2. 数值计算所用样品结构示意图
Fig. 2. Schematic diagram of sample structure used in numerical calculation
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图 3. 模拟的时域数据。(a)有缺陷模型B-scan图;(b)无缺陷模型B-scan图
Fig. 3. Simulated time-domain data. (a) B-scan diagram of model with defect; (b) B-scan diagram of model without defect
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图 4. 有缺陷模型B-scan图与无缺陷模型B-scan图之差
Fig. 4. Difference between B-scan diagrams of models with and without defect
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图 5. 同激发不同探测所得时域图。(a)探测点位于-0.90mm;(b)探测点位于-0.15mm
Fig. 5. Time domain diagrams obtained by different detections with same excitation. (a) Detection point is at -0.90mm; (b) detection point is at -0.15mm
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图 6. 对图2进行PSM计算的结果。(a)横波PSM结果侧视图;(b)纵波PSM结果侧视图;(c)横波PSM结果正视图;(d) 纵波PSM结果正视图
Fig. 6. PSM calculation results for Fig. 2. (a) Side view of PSM result of shear wave; (b) side view of PSM result of longitudinal wave; (c) front view of PSM result of shear wave; (d) front view of PSM result of longitudinal wave
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图 7. 实验装置图
Fig. 7. Experimental setup
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图 8. 实验B-scan图
Fig. 8. Experimental B-scan diagram
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图 9. 不同频率数量下的PSM重构结果。(a) SNR;(b)计算时间
Fig. 9. PSM reconstructed results for different numbers of frequencies. (a) SNR; (b) calculation time
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图 10. 不同频率范围内的横波PSM结果图。(a) 3.1~16.9MHz内PSM结果图的侧视图;(b) 6.9~13.1MHz内PSM 结果图的侧视图;(c) 3.1~16.9MHz内PSM结果图的主视图;(d) 6.9~13.1MHz内PSM结果图的主视图
Fig. 10. PSM results of shear wave for different frequency ranges. (a) Side view of PSM results from 3.1 to 16.9MHz; (b) side view of PSM results from 6.9 to 13.1MHz; (c) front view of PSM results from 3.1 to 16.9MHz; (d) front view of PSM results from 6.9 to 13.1MHz
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表 1高强度钢材料属性
Table1. Material properties of high-strength steel
| Parameter | Value |
|---|
| Thermal expansion coefficient /K-1 | 1.23×10-5 | | Young’s modulus /MPa | 2.0×105 | | Poisson’s ratio | 0.30 | | Lamé constant λ /(N·m2) | 1.5×1011 | | Lamé constant μ /(N·m2) | 7.5×1010 | | Density /(kg·m-3) | 7.85×103 |
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表 2脉冲激光参数
Table2. Parameters of pulsed laser
| Parameter | Value |
|---|
| Duration /ns | 10 | | Spot radius /μm | 50 | | Energy density /(J·m-2) | 3.82×104 |
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表 3模型基本结构参数
Table3. Basic structural parameters of model
| Parameter | Value |
|---|
| Sample width x /mm | 7.00 | | Sample thickness z /mm | 2.60 | | Defect diameter D0 /mm | 0.20 | | Defect depth z1 /mm | 1.34 | | Excitation detection interval Δx /mm | 0.10 |
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陈楚, 应恺宁, 刘念, 戴鹭楠, 阚威威, 倪辰荫. 相移迁移法在激光超声合成孔径聚焦技术中的应用[J]. 中国激光, 2021, 48(3): 0304001. Chu Chen, Kaining Ying, Nian Liu, Lunan Dai, Weiwei Kan, Chenyin Ni. Application of Phase Shift Migration Method in Laser Ultrasonic SAFT[J]. Chinese Journal of Lasers, 2021, 48(3): 0304001.
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