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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：本发明提出一种重用航天器多类型跨尺度损伤的混频激光诱导超声红外多场成像检测装置与方法，本发明从原理上将激光、超声、红外、多源探测、多传感融合等关键技术进行有机融合，克服了当前主流的接触式超声红外检测适用范围窄的问题，以非接触式混频激光激励作为激发源，通过超声、红外探测器分别获取超声回波信号以及热辐射信号，该热辐射信号是由混频激光与超声共同诱发，极大提高了跨尺度多类型损伤成像的缺陷检测适用性与灵敏度，最终可以实现重用航天器复合材料及金属材料的多源激励与多场响应，比传统超声红外检测缺陷信噪比提高50％，同时可实现完全非接触式检测。

主权项：1.一种重用航天器多类型跨尺度损伤的混频激光诱导超声红外多场成像检测装置的检测方法，其特征在于：所述装置包括计算机、运动控制线、B型USB数据线、示波器、AD信号采集线、二维运动控制器、光学麦克风、第一光纤、超声探头、运动驱动线、试件、夹具、二维移动台、红外热像仪、聚焦镜、工程漫射体、套筒、准直镜、第二光纤、TEC制冷器模组、激光器、激光器电源线、TEC制冷器电源线、激光器电源、BNC数据线、图像脉冲触发线、数据采集卡、外部触发线、USB数据线和以太网线；所述的计算机设有四个信号端，计算机的其中一个信号输入端通过B型USB数据线与示波器的信号输出端连接，示波器起到GSs级高频数据采集作用；计算机的第二个信号输入端通过以太网线与红外热像仪的信号输出端连接；计算机的第三个信号输出端通过运动控制线与二维运动控制器输入端相连接；计算机的第四个信号输出端通过USB数据线与数据采集卡输入端连接；二维运动控制器输出信号通过运动驱动线实现二维移动台的运动控制功能；所述夹具安装在二维移动台之上，用于装夹试件；超声探头获取到的超声信号通过第一光纤传输到光学麦克风，经过光学麦克风的信号检波与放大被示波器采集到后传输到计算机；数据采集卡设有三个信号输出端，其中一个信号输出端通过外部触发线与示波器相连，用于触发示波器进行信号采集；第二个信号输出端通过BNC数据线控制激光器电源使其按照设定的调制规律变换；第三个信号输出端通过图像脉冲触发线控制红外热像仪进行图像序列采集；激光器电源通过激光器电源线与激光器相连，激光器电源通过TEC制冷器电源线与TEC制冷器模组相连；激光器输出的激光通过第二光纤经准直镜进行准直；准直镜、工程漫射体、聚焦镜均安装在套筒之上；所述检测方法包括以下步骤：步骤一：明确待检测试件，将试件完全装夹在夹具上，确定夹具是否安装在二维移动台上；步骤二：开启重用航天器多类型跨尺度损伤的混频激光诱导超声红外多场成像检测装置，此步骤包括计算机、示波器、二维运动控制器、光学麦克风、红外热像仪、激光器电源和数据采集卡设备的开启；步骤三：计算机控制二维运动控制器进而使二维移动台将试件移动到指定原点位置，此时计算机产生直流信号进而控制激光器出射激光，经聚焦镜聚焦后对准原点位置，同时控制红外热像仪位置以实现试件指定检测位置的全场成像；步骤四：根据如下调制混频公式，计算机控制激光器电源控制激光器产生调制规律变换的热流； 其中，K1、K2为常数量，ω1为第一频率，ω2为第二频率，为第一相位，为第二相位；步骤五：在计算机通过数据采集卡对激光器接通电源的同时，计算机通过数据采集卡向红外热像仪以及示波器发出触发信号，进而实现红外热像仪的同步红外图像采集以及示波器的激光超声信号获取；步骤六：当针对当前原点位置数据测试完成以后，计算机通过二维运动控制器使二维移动台移动到下一个待检测位置，重复步骤四与五，直至检测完毕；步骤七：检测完毕后，对获取的红外图像序列进行特征提取，此时红外图像序列包含有原始激光诱发的热辐射信号T1，同时也包含由于激光热弹效应诱发超声信号传播过程中产生的热辐射信号T2，总的热辐射信号为T＝T1+T2，通过混频时差运算获取其信号幅值Ψ与相移θ特征， 步骤八：示波器获取到某一个单点超声数据通过主成分分析获取其第一主成分值，对所有点进行此运算，获取被检测区域内的检测图像；步骤九：将超声场与红外热辐射场利用小波变换进行图像融合；步骤十：关闭重用航天器多类型跨尺度损伤的混频激光诱导超声红外多场成像检测装置。

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百度查询： 哈尔滨工业大学 一种重用航天器多类型跨尺度损伤的混频激光诱导超声红外多场成像检测装置与方法