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激光超声无损检测系统中的光电设计

作者：曹飞 Publish: 2006-11-28 Hits:-

【中文题名】

激光超声无损检测系统中的光电设计

【英文题名】

【学科专业】

光学工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-11-28

【中关键词】

无损检测,激光超声,零差,放大,解调,

【英关键词】

nondestructive testing,laser ultrasonic,homodyne,amplification,demodulation,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>集中检测与巡回检测系统

【论文摘要】

无损检测由于具有对材料的物理性质和使用性能不产生损害的优点,广泛应用于材料检测领域。随着精加工技术和航天科技在我国的不断发展,各种新型材料得到了广泛的应用,由于这些新材料在加工和应用过程中的复杂性导致了它们出现了各种缺陷,而这些缺陷会严重影响材料的性能和使用安全,因此对于材料进行高精度无损检测的要求进一步的提高了。鉴于此目的,对无损检测原理进行了研究,并设计了一种激光超声无损检测系统。激光超声无损检测技术是20世纪末才发展起来的一种新型技术,它主要利用激光干涉技术,实现对物品损伤的精确定位。激光超声无损检测系统主要包括光信号探测、信号放大、信号解调以及后续的信号处理等几个部分。本文根据激光零差干涉原理,完成了系统光路设计、光信号放大电路设计以及信号解调电路设计等工作。第一章,对课题的研究背景、应用情况、国内外发展情况以及论文内容进行了介绍。第二章,对目前常用的两种激光超声检测系统-共焦法布里帕罗干涉检测系统和激光外差干涉检测系统进行了比较,并对设计的系统光路以及超声的激励方式和要求进行了详细的阐述和分析。第三章,对光信号前置放大电路的设计原理和方案进行了详尽的分析并对由此产生的噪...

【论文题纲】

第一章引言	10-16
1.1 无损检测及其研究现状	10-14
1.1.1 激光全息	11-12
1.1.2 激光散斑	12
1.1.3 激光轮廓测量	12-13
1.1.4 激光超声	13-14
1.2 课题的研究意义	14-15
1.3 激光超声无损检测系统总体设计方案	15
1.4 本论文研究的主要内容	15-16
第二章检测原理研究及光学系统设计	16-26
2.1 检测原理	16-20
2.1.1 共焦法布里－帕罗干涉检测	16-18
2.1.2 激光外差干涉检测系统工作原理	18-20
2.2 光学系统设计	20-26
2.2.1 光学系统分析	20-23
2.2.1.1 系统光路	20-21
2.2.1.2 光学系统检测效率	21-23
2.2.2 超声信号的产生	23-26
第三章探测器性能研究及信号放大电路设计	26-46
3.1 探测器性能研究	26-30
3.1.1 光伏型探测器的工作模式	26-27
3.1.2 PIN 硅光电二极管的结构及特性参数	27-28
3.1.3 探测器噪声分析	28-30
3.2 信号放大电路设计	30-42
3.2.1 电流放大器	30-35
3.2.1.1 设计原理	30-31
3.2.1.2 电流放大器噪声	31-33
3.2.1.3 电路设计	33-35
3.2.2 高通滤波器	35-38
3.2.2.1 设计原理	35-37
3.2.2.2 电路设计	37-38
3.2.3 直流电压源	38-42
3.2.3.1 直流电压源的组成	38-39
3.2.3.2 整流电路	39
3.2.3.3 滤波电路	39-41
3.2.3.4 稳压电路	41
3.2.3.5 直流电压源电路	41-42
3.3 输出信号噪声分析	42-46
第四章超声信号解调	46-59
4.1 信号解调原理	46-55
4.1.1 调幅解调原理	46-49
4.1.1.1 大信号线性检波	46-48
4.1.1.2 模拟乘法器检波	48-49
4.1.2 调频（相）解调原理	49-53
4.1.2.1 斜率鉴频器	50-51
4.1.2.2 相位鉴频器	51-52
4.1.2.3 比例鉴频器	52-53
4.1.3 锁相环路	53-55
4.1.3.1 锁相环路的构成	54-55
4.1.3.2 工作原理	55
4.2 系统信号解调	55-59
4.2.1 锁相环电路	57-58
4.2.2 积分器电路	58-59
第五章系统测试	59-64
5.1 印制电路板制作	59-61
5.2 系统测试	61-64
5.2.1 超声信号初步测试	61
5.2.2 探伤实验	61-64
第六章结束语	64-66
致谢	66-67
参考文献	67-70
攻读硕士学位期间取得的研究成果	70

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.380260



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