涂层-基底系统激光激发表面波的时间-频率分析

许伯强; 沈中华; 倪晓武; 关建飞; 陆建

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

涂层-基底系统激光激发表面波的时间-频率分析

许伯强 , 沈中华 , 倪晓武 , 关建飞 , 陆建

文章导航 > 激光技术 > 2004 > 28(6): 609-612

引用本文:

Citation:

涂层-基底系统激光激发表面波的时间-频率分析

1.
南京理工大学, 应用物理系, 南京, 210094;
2.
江苏大学, 理学院, 镇江, 212013

作者简介: 许伯强(1963- ),男,副教授,博士研究生,主要从事激光和材料的相互作用的研究.E-mail:bqxu@ujs.edu.cn.

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(60208004);江苏省自然科学基金资助项目(BK2001056)
中图分类号: TN249;TN911.6

Time-frequency analysis of laser-generated ultrasonic wave in coating-substrate systems

1.
Department of Applied Physics, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China;
2.
Faculty of Science, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
CLC number: TN249;TN911.6

摘要: 基于Wigner-Ville分布的时间频率分析方法,对用有限元方法得到涂层-基底系统中的模拟激光超声信号进行分析,得到了在该系统中激光激发的瞬态表面波形的模态和能量分布的特征。只需利用单次测量波形,通过群延迟时间估计,得到涂层-基底系统中表面波的群速度分布。时间-频率方法计算群速度只要单个位移时间波形,相比传统群速度的计算和测量比较简单。
- 激光超声 /
- Wigner-Ville分布 /
- 时间频率分析 /
- 群速度
Abstract: Laser induced ultrasonic waves in coating-substrate systems are broadband and dispersive,and multiple propagation modes overlap in time domain.By using time-frequency analysis based on the Wigner-Ville distribution,the characters of modes and energy distribution are obtained after analyzing laser ultrasound signals in the coating-substrate system,which are obtained by means of the finite element method.Furthermore,time-frequency method provides a direct measurement velocity dispersion by delay estimation,whose advantage is that it only needs a single measured signal.
- laser ultrasound /
- Wigner-Ville distribution /
- time-frequency analysis /
- group velocity

[1]	张淑仪.激光超声与材料无损评价[J].应用声学,1992,11(4):1～6.
[2]	张淑仪.超声无损检测高新技术[J].国际学术动态,1998(8):58～60.
[3]	章肖融.用激光超声评估复合材料[J].应用声学,2000,19(5):1～9.
[4]	HUTCHINS D A,LUNDGREN K.A laser study of transient lamb waves in thin materials[J].J Acoust Soc Amer,1989,85(4):1441～1446.
[5]	CHENG J C,ZHANG S Y,WU L.Excitations of thermoelasticwaves in plates by a pulsed laser[J].Appl Phys:Mater Sci Process,1995,A61:311～319.
[6]	CHENG J C,ZHANG S Y.Quantitative theory for laser-generated Lamb waves in orthotropic thin plates[J].A P L,1999,74 (5):2087～2091.
[7]	CHAI J F,WU T T.Determinations of anisotropic elastic constants using laser-generated surface waves[J].J Acoust Soc Amer,1994,95(6):3232～3241.
[8]	沈中华.薄膜-基片中的激光超声研究[J].声学学报,2002,27(3):203～208.
[9]	MURRY T W,KRISHNASWAMY S,ACHENBACH J D.Lasergeneration of ultrasound in films and coating[J].A P L,1999,74 (23):3561～3563.
[10]	ALLEYNE D,CAWLEY P.A two-dimensional Fourier transform method for the measurement of propagating multimode signals[J].J Acoust Soc Amer,1991,89 (3):1159～1168.
[11]	HLAWATSCH F,BOUDREAUX-BARTELS G F.Linear and quadratic time-frequency signal representations[J].IEEE Signal Process Mag,1992,9(4):21～67.
[12]	MALLAT S.信号处理的小波导引[M]. 北京:机械工业出版,2002.80～91.
[13]	科恩 L.时-频分析:理论与应用[M]. 西安:西安交通大学出版社,2000.94～111.
[14]	胡昌华.基于MATLAB的系统分析与设计(时频分析)[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2001.18～28.
[15]	KWUN H,BARTELS K A.Experimental observation of wave dispersion in cylindrical shells via time-frequency[J].J Acoust Soc Amer,1995,97(6):3905～3907.
[16]	NIETHAMMER M,JACOBS L.Time-frequency representations of Lamb waves[J].J Acoust Soc Amer,2001,109(5):1841～1847.
[17]	PROSSER W H,SEALE M D.Time-frequency analysis of the dispersion of Lamb modes[J].J Acoust Soc Amer,1999,105 (5):2669～2676.
[18]	XU B Q,SHEN Zh H,NI X W et al.Finite element model of laser-generated surface acoustic waves in coating-substrate system[J].J A P,2004,95(2):2109～2116.
[19]	MASON W P.Physical acoustics[M].New York and London:Academic Press,1972.35～127.

[1]	宋艳 , 马世榜 , 张开飞 . 热弹激光超声激励及缺陷检测的有限元分析. 激光技术, 2021, 45(2): 246-251. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.02.021
[2]	金谏 , 周若阳 , 赵金峰 , 潘永东 , 刘学增 , 桑运龙 , 顾盛 . 激光扫描混凝土裂缝的超声检测. 激光技术, 2019, 43(4): 453-459. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.04.004
[3]	何宁 , 谭智诚 , 吕杏利 , 蒋红艳 . 基于语音识别控制的激光超声水下遥感研究. 激光技术, 2017, 41(3): 391-395. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.017
[4]	马健 , 赵扬 , 周凤艳 , 孙继华 . 离焦量对激光超声测厚的影响. 激光技术, 2015, 39(3): 349-352. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.03.015
[5]	王玉庆 , 王云霞 , 马世榜 . 基于衍射横波的裂纹激光超声检测方法. 激光技术, 2019, 43(4): 546-550. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.04.019
[6]	陈笑 , 徐荣青 , 沈中华 , 陆建 , 倪晓武 . 反射激光式超声测厚传感器及其应用. 激光技术, 2003, 27(6): 557-559.
[7]	许伯强 , 刘洪凯 , 徐桂东 , 徐晨光 , 李俊敏 . 基于应力-位移混合有限元法的激光超声数值模拟. 激光技术, 2014, 38(2): 230-235. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.018
[8]	王贵鑫 , 严刚 , 关建飞 . 铝材管道管壁厚度对激光超声信号影响的探究. 激光技术, 2014, 38(2): 260-265. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.024
[9]	徐志祥 , 黄建华 , 王铮恭 , 黄义敏 , 王雨 . 激光超声检测带涂层金属表面裂纹的数值研究. 激光技术, 2018, 42(6): 801-805. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.06.014
[10]	颜鑫 , 应恺宁 , 戴鹭楠 , 谭钧夫 , 沈中华 , 倪辰荫 . 基于物理信息神经网络的激光超声波场研究. 激光技术, 2024, 48(1): 105-113. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.01.017
[11]	陈春明 , 战宇 , 刘常升 , 方奔 . 激光超声测量T800/QY9511复合材料工程常数的有限元模拟. 激光技术, 2019, 43(1): 88-92. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.018
[12]	周航 , 张斌 , 冯其波 , 崔建英 , 梁晨 , 黄悦朗 . 环形光源激发超声进行缺陷检测的数值研究. 激光技术, 2021, 45(2): 168-173. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.02.007
[13]	刘文楷 , 孙耀 , 董小伟 . 复合结构光子晶体耦合腔波导慢光特性研究. 激光技术, 2017, 41(4): 591-595. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.027
[14]	马健 , 赵扬 , 郭锐 , 宋江峰 , 贾中青 , 刘帅 , 孙继华 . 激光辐照材料表层温升规律的数值模拟. 激光技术, 2013, 37(4): 455-459. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.009
[15]	曹豆豆 , 王开圣 , 杨雁南 . 环状激光作用于薄管产生温度场的有限元模拟. 激光技术, 2010, 34(6): 753-756. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.010
[16]	徐林苗译 , 汪建设校 . 光波测距中的群速度弥散效应. 激光技术, 1984, 8(2): 40-42.
[17]	关建飞 , 沈中华 , 许伯强 , 陆建 , 倪晓武 . 激光超声在缺陷材料中散射波形的声谱分析. 激光技术, 2005, 29(3): 287-290,314.
[18]	闫旭光 , 彭复员 , 徐国华 , 李旭涛 . 海水介质中激光前向散射的空间时间特性分析. 激光技术, 2005, 29(3): 266-269.
[19]	谭显裕 , 万钧力 . 大功率CO2激光束时间与空间功率分布的测量. 激光技术, 1983, 7(4): 52-56,51.
[20]	王明宇 , 周跃进 , 郭冲 . 激光超声检测表面裂纹深度的数值模拟. 激光技术, 2017, 41(2): 178-181. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.006

点击查看大图

计量

文章访问数: 3240
HTML全文浏览量: 730
PDF下载量: 460
被引次数: 0

涂层-基底系统激光激发表面波的时间-频率分析

作者简介: 许伯强(1963- ),男,副教授,博士研究生,主要从事激光和材料的相互作用的研究.E-mail:bqxu@ujs.edu.cn

1. 南京理工大学, 应用物理系, 南京, 210094;
2. 江苏大学, 理学院, 镇江, 212013

收稿日期: 2004-05-08
录用日期: 2004-08-10
网络出版日期: 2004-11-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60208004);江苏省自然科学基金资助项目(BK2001056)

关键词:

摘要: 基于Wigner-Ville分布的时间频率分析方法,对用有限元方法得到涂层-基底系统中的模拟激光超声信号进行分析,得到了在该系统中激光激发的瞬态表面波形的模态和能量分布的特征。只需利用单次测量波形,通过群延迟时间估计,得到涂层-基底系统中表面波的群速度分布。时间-频率方法计算群速度只要单个位移时间波形,相比传统群速度的计算和测量比较简单。