（机械制造及其自动化专业论文）亚表面缺陷的磁光涡流实时成像检测技术的研究.pdf

婴型盔堂堡主竺垡笙茎一一 亚表面缺陷的磁光涡流实时成像检测技术的研究 机械制造及其自动化专业 研究生来目成指导教师用肇飞 无损探测材料内部缺陷长期以来都是一个研究领域。从2 0 世纪9 0 年代起， 以美国为首的航空和航天大国便开始寻求一种适合于航行器( 如飞机) 的快速、 准确、可视化的无损检测方法，这就是磁光涡流成像( m o i - m a g n e t o o p t i c i m a g i n g ) 检测方法，经过十多年的努力，国外在该技术上已得到了较大的发展， 而国内几乎还是一个空白。本文结合四川省科技攻关项目“脉冲涡流检测仪的 研究”和四川省应用基础研究项目“利用磁光与涡流效应的可视化无损检测技 术的研究”的内容，从脉冲涡流( p e c ) 检测技术的着手，重点对磁光涡流成 像( m o i ) 检测技术中的光学、机械、电子方面的设计、制作，对磁光涡流成 像的原理、实验装置、参数选择、样件制作、实验、图像分析与处理等方面的 进行了较系统的研究，通过技术创新和探索，解决了m o i 检测中的一些关键技 术问题。 本文的主要研究工作可以归结为： l 、深入进行了法拉第电磁感应和磁光效应的理论分析和应用研究。磁致旋光效 应主要与晶体的微观螺旋结构有关，而法拉第磁光效应不仅与晶体结构有 关，还与晶体材料的磁性、光的波长、外磁场的强度和频率以及磁化强度等 参数有关；旋光介质的旋光率具有色散性，一般随波长的增大而减小；静态 ( 或弱) 磁场下逆磁性磁光介质的法拉第旋转与外磁场成线性关系，( 亚) 铁磁 性磁光介质的法拉第旋转与外磁场和磁化强度成正比；交变磁场作用下，法 拉第效应的旋转角度随激励频率变化。根据以上结论，我们在应用法拉第磁 光效应进行涡流检测时，就要根据检测材料的性质，选择相应晶体材料的磁 光传感器、光波波长、外磁场强度和频率等参数，以获得最佳的检测效果。 2 、脉冲涡流( p e c ) 检 煲4 方法的研究。建立了p e c 检测装置，通过实验证明该 方法是一种有潜力最化确定金属缺陷( 裂纹) 深度的方法，因为缺陷裂纹深 度和脉冲涡流信号幅值峰值之间有密切的关系。p e c 方法能够较准确地确定 缺陷位置，但分辨率不太高；脉冲激励时，导体中的涡流信号是个振荡衰减 朱目成：皿表面缺陷的磁光涡流实时成像检测技术的研究 信号，它在脉冲激励的上升沿( 下降沿) 产生，并随之衰减：通过适当地选 择脉冲重复频率，可以提高p e c 检测缺陷深度的灵敏度。 3 、m o i 检测系统设计。创造性提出了利用磁光涡流效应综合应用于对亚表面缺 陷实时成像检测的构想：以激光为光源，以激光对被检测物体的照射取代传 统的线圈探头，提高了检测速度和效率，使检测结果可视化；采用了脉冲激 励方法，有效地避免了激励线圈的过热现象。首次提出了根据激励方式的不 同，将i o i 检测系统的原理划分为两种：旋转涡流法和层状涡流法。前者是 利用法拉第电磁感应的涡电流效应，而后者是利用j a c k s o n 的电磁感应原理。 m o i 检测的原理是：交流( 脉冲) 激励线圈在金属试件上感应出涡流，因为 磁性物体表层缺陷会改变涡流场分布，相应地改变涡流激发的磁场，激光穿 过集成于该激励线圈中的旋光晶体时，其偏振方向会旋转一个角度，如果旋 光晶体的厚度、材料和入射光的大小、方向一定，则旋转角0 的大小只与磁 化强度矢量肘有关，如果试件在该区域含有缺陷，则缺陷处电涡流的流动 将发生变化，并引起该处的垂直磁场分量发生变化，此时，磁光传感元件将 磁场的这种变化转换成相应的光强度的变化，经c c d 摄象机成为“黑( 暗) ” 或“亮”的图像，即实现了对亚表面缺陷的实时成像。 4 、光学系统设计。对于由物镜和目镜所组成的光学显微成像系统，要使最后的 图像能够被c c d 接收并输入到计算机中，就必须要求被测物体在经过物镜和 目镜后得到的像是实像。也就是说，被测物体应在物镜的一倍焦距和二倍焦 距之间，通过透镜成倒立的实像，且要在目镜的一倍焦距和二倍焦距之间， 这样最后得到的像是正立实像。m o i 光路设计中，反射光路安排下，法拉第 旋转角将是原来的2 倍，这就增强了缺陷的m o i 成像的效果。 5 、涡流传感器( 线圈) 的仿真分析。通过对涡流传感器线圈涡流密度沿径向的 分布、距离( 提离) 、激励频率、线圈的直径、线圈的匝数等参数变化对传 感器性能的影响分析，获得了对传感器参数设计有指导性的结论。 6 、磁光传感元件分析。为了提高检测灵敏度，m o i 检测装置中应采用法拉第旋 光率很高的掺铋铁石榴石磁性晶体( 或薄膜作) 为旋光介质( 传感元件) 。 该传感元件具有以下几个重要特性：( 1 ) 传感元件法拉第旋转度的大小与磁 化强度矢量在光的传播方向上的分量值成正比；( 2 ) 传感元件具有单轴磁性 异向特性。在外磁场作用下。垂直于传感元件表面方向介质的磁化强度大， i l 四川大学博士学位论文 而平行于传感元件表面方向介质的磁化强度小。分别将这两个方向称为传感 元件磁化的“易轴”和“硬轴”。在m o i 检测中，磁光传感器只检测与缺陷有 关的磁场的法向分量。( 3 ) 当磁化“易轴”方向的磁场减小为零后，磁光传 感元件仍然将保持已有的磁化强度不变，即磁光传感元件具有“记忆”特性。 7 、m o i 图像的形成过程。理论分析和实验表明，要形成磁光涡流图像，操作时 必须按照下列步骤进行，第一步，首先在围绕磁光传感器的偏压线圈中加上 宽度为o 0 0 1 s 6 脉冲电流信号，清除传感器上先前的图像，并使其视场背景 亮度均匀；第二步，在偏压线圈中加上大小恒定的偏流，从而产生磁偏场： 与此同时，接通变压器电源，在被测导体中感应出涡流，该过程中使交流电 流和偏流同时作用；第三步，断开变压器激励电源，由于磁光传感器具有磁 记忆功能，所以，图像将保持直到在偏压线圈中再次通过电脉冲。此外，图 像的清除和刷新频率为每秒2 6 次，整个工作循环过程中，涡流的作用时间 仅为循环周期的2 0 ，这就有效地避免了线圈中由于大电流通过产生过热现 象。 8 、m o i 的有限元分析。有限元法是用来获取缺陷结构的场图图像，通过有限元 模型获得的图像与真实的m o i 图像非常相似；改变激励频率的有限元分析表 明，缺陷样件的磁流密度峰值和激励频率的有关，由此可确定检测时的最优 激励频率。 9 、m o i 的实验。对于亚表面缺陷( 如盲孑l 缺陷) ，在相同频率的激励下，缺陷孔 距表面越近，其磁光成像就越是清晰；不同材料在相同的测试条件下，其m o i 成像清晰度是不一样；不同类型的缺陷，有不同的m o i 直方图，根据直方图 的形状，可以初步确定缺陷的类型。 l o 、 编写了具有自主知识产权的磁光涡流成像检测系统的图像处理软件 v o r t e x 。v o r t e x 图像处理软件的主要功能是信号采集和处理，通过对采集的 图像进行增强放大以及滤波处理，提取有用的测量( 缺陷) 信息。 关键词：无损检测激光磁光涡流磁光成像脉冲涡流缺陷图像处理 i i l s t u d y o nt h em a g n e t o o p t i c e d d yc u r r e n ti m a g i n g r e a l - t i m e i n s p e c t i o nt e c h n i q u e s f o rs u b s u r f a c ed e f e c t s s p e c i a l i t y ：m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g e n g i n e e r i n g a u t o m a t i z a t i o n p h d c a n d i d a t e ：z h um u c h e n g s u p e r v i s o r ：z h o uz h a o - f e i a b s t r a c t ： n o n d e s t r u c t i v et e s t i n g ( n d t ) o f m e t a ld e e pf l o w sh a sb e e na ni m p o r t a n tr e s e a r c hf i e l df o ra l o n gt e r m f r o m2 0c e n t u r y9 0 s ，s o m ea e r o n a u t i ca n da s t r o n a u t i cc o u n t r i e ss u c ha sa m e r i c a h a v es e a r c h e df o raf a s t ，a c c u r a t e ，v i s u a in o n d e s t r u c t i v em e t h o dt od e t e c ta i r c r a f t s m m a g n e t o - o p t i ci m a g i n g ( m o oi s s u c hm e t h o dt h e yh a v ef o u n d i th a sm a d en o t a b l ep r o g r e s s a f t e re f f o r t so f y e a r s t h i sd i s s e r t a t i o ni sb a s e do nt w o n a t i o n a lf u n d e dp r o j e c t s ，o n ei ss i c h u a n k e ys c i e n t i f i cp r o j e c tn a m e d “r e s e a r c ho np u l s e de d d yc u r r e n tf l a wd e t e c t o r ”，a n o t h e ri s s i c h u a nf u n d a m e n t a lr e s e a r c h p r o j e c t n a m e d“r e s e a r c ho nv i s u a ln d tb a s e d o n m a g n e t o - o p t i c e d d yc u r r e n te f f e c t ”t h er e s e a r c hd e a l sw i t hp u l s e de d d yc u r r e n t ( p e c ) i n s p e c t a n dm a g n e t o - o p t i c e d d yc u r r e n ti m a g i n g ( m o i ) d e t e c t b a s eo nt h ep e c t e c h n i q u e ，w ef o c u s 0 1 1 t h ed e s i g no fo p t i c a l ，m e c h a n i c a la n de l e c t r o n i cp a r t so fm o it e c h n i q u e i nt h i sd i s s e r t a t i o n ， s e v e r a lf e a t u r e so fm o ih a v eb e e ni n - d e p t hr e s e a r c h e d ，w h i c ha r ei n c l u d e do p e r a t i o np r i n c i p l e ， e x p e r i m e n t a ls e t - u p ，c o n f i r m i n gp a r a m e t e r s ，e x p e r i m e n to ft h ed e f e c t e ds p e c i m e n ，a n di m a g e m a n i p u l a t i o n e t c t h em a i nw o r kw ef i n i s h e di sd e s c r i b e da sf o l l o w 1 s t u d yo ut h el i g h tr o t a t i o np h e n o m e n aa n df a r a d a y sm a g n e t o o p t i ce f f e c t n i el i g h t r o t a t i o nm a i n l yr e l a t e st oc r y s t a lm i c r o c o s m i ch e l i xs t r u c t u r e ，b u tf a m d a y sm a g n e t o - o p t i ce f f e c t n o to n l yr e l a t e st oc r y s t a ls t r u c t u r e ，b u ta l s or e l a t e st op a r a m e t e r so fm a g n e t i s m ，w a v e l e n g t h , i n t e n s i t ya n df r e q u e n c yo f t h em a g n e t i cf i e l da p p l i e d ，m a g n e t i z a t i o ni n t e n s i t ye t c o t h e r w i s e ，t h e m e d i u mo ft h el i g h tr o t a t i o nh a sd i s p e r s i v ec h a r a c t e r , w h i c hd e c l i n e sw i t ht h ei n c r e a s i n go ft h e l i g h tw a v e l e n g t h i nt h es t a t i cm a g n e t i cf i e l d ，f a r a d a y se f f e c to fd i a m a g n e t i s ml i g h tr o t a t i o n m e d i u mp r e s e n t sl i n e a rr e l a t i o nw i t ht h ea p p l i e dm a g n e t i cf i e l d f a r a d a y se f f e c to fs u b - f e r r e o u s o p t i c a l r o t a t i o nm e d i u mh a v ead i r e c t p r o p o r t i o n t o a p p l i e dm a g n e t i c f i e l d m a g n e t i z a t i o n i n t e n s i t y i nt h ec o n d i t i o no fa l t e r n a t i n gm a g n e t i cf i e l d ，t h er o t a r ya n g l ec h a n g e sw i t he x c i t a t i o n f r e q u e n c y i n o r d e rt oo b t a i nt h eb e s ti n s p e c tr e s u l tu s i n gf a r a d a y sm a g n e t o - o p t i c e d d yc u r r e n t e f f e c t , w es h o u l dc h o o s ep r o p e rm a g n e t o - o p t i ct r a n s d u c e r l i g h tw a v e l e n g t h ，a p p l i e dm a g n e t i c f i e l di n t e n s i t ya n df r e q u e n c ye t ca c c o r d i n gt ot h e s p e c i m e n a t t r i b u t e 2 p u l s e d e d d yc u r r e n t ( p e c ) i n s p e c t i o nt e c h n i q u e p e c i sa p o t e n t i a l m e t h o df o r q u a n t i t a t i v e l yd e t e r m i n a t i o no f d e e ps u r f a c ec r a c k s ，f o rt h e r ei sas t r o n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h e p e a ks i g n a la m p l i t u d e sa n dc r a c kd e p t h s t h i sm e t h o d c a ne x a c t l yl o c a t et h ep o s i t i o no f t h ec r a c k , i v 四川大学博士学位论文 a l t h o u g h t h er e s o l u t i o ni sp o o r ；w h e np u l s e de d d yc u r r e n ti se x c i t e d ，t h ee d d yc u r r e n ti n d u c e di n t h em e t a li sao s c i l l a t o r ye x t i n c ts i g n a l ，i ti sc r e a t e da n de x t i n c t e di nt h ep u l s er i s i n g ( d r o p p i n g ) e d g e ，i nc o n c l u s i o n ，c h o o s i n gp r o p e rp u l s ef r e q u e n c y w i l lb e c a p a b l eo fi n c r e a s i n g t e s t r e s o l u t i o n 3 d e s i g nt h em o i i n s p e c t i o ns y s t e m w ep r o p o s et h r e ek i n d so fm o ii n s p e c t i o ns y s t e ma n d d i v i d et h em o is y s t e mi n t ot w ok i n d sa c c o r d i n gf i r ee x c i t a t i o n ，o n ei s r e l a t i o n e d d y c u r r e n t ，a n o t h e ri ss h e e te d d yc u r r e n t t h ep r i n c i p l eo f m o i i s ：a l t e r n a t i n gc u r r e n te x c i t e di nt h e e x c i t a t i o nc o i li n d u c e st r a n s i e n te d d yc u r r e n to fm e t a ls u l f a c eo rs u b - s u r f a c ec a l lv a r yt h e d i s t r i b u t i o no fe d d yc u r r e n tf i e l d ，t h u si n f l u e n c et h ei n d u c e dm a g n e t i cf i e l d ，w h e nt h el a s e r p e n e t r a t e sa no p t i c a lr o t a t i o nc r y s t a lw h i c hi n t e g r a t e si n t ot h ec o i l ，t h el i g h tp o l a r i z ed i r e c t i o n w i l ld e f l e x i o nar o t a r ya n g l e ，a n dt h e na n a l y z e rc a l ld e t e c tt h ed e f l e x i o na n g l et or e a l i z ef l a w s v i s u a ln o n d e s t r u c t i v et e s t i ft h et h i c k n e s so f o p t i c a lr o t a 6 0 nc r y s t a l ，m a t e r i a l ，i n c i d e n tl i g h t s t r e n g t ha n dd i r e c t i o na r ec o n s t a n t t h ev a l u eo fr o t a r ya n g l eo fl i g h tw i l lo n l yb er e l e v a n tt o m a g n e t i z a t i o ni n t e n s i t yv e c t o rm ，s ob yt h ep e cp r i n c i p l e ，t h ee v e n l yd i s t r i b u t e d ，l a y e r e de d d y c u t r e n ti nt h ei n s p e c ta r e aw i l li n d u c em a g n e t i cf i e l dw h i c hi sp e r p e n d i c u l a rt h e s p e c i m e ns u r f a c e i ft h e r ea r es o m ed e f e c t si nt h i sa r e a , a n dt h e nt h ed e f e c t sc a nv a r yt h ed i s t r i b u t i o no f e d d y c n r r e b t ，a tl a s tc a nc h a n g et h em a g n e t i cf i e l d ，m e a n t i m e ，am a g n e t o o p t i cs e n s o rw h i c hi nl o c a t e d p a r a l l e l st os p e c i m e n sc o n v e r t st h i sc h a n g et oc o r r e s p o n d i n go p t i c a ls t r e n g t hv a r i a n t ，a sar e s u l t , t h ed e f e c t sc a nb er e a l t i m ev i s i b i l i t y 4 o p t i c a ls e t - u p d e s i g n a l lo p t i cs y s t e m a d a p t st om e ! s y s t e m i n o r d e rt or e c e i v ea n dt r a n s m i t t h ei m a g ei n t oc o m p u t e rb ya p r o p e rc c d ，t h eo b j e c ti m a g em u s tb er e a li m a g e ，i e s p e c i m e n s h o u l db ep l a c e db e t w e e no n et i m e sf o c a ld i s t a n c ea n dt w ot i m e sf o c a ld i s t a n c e so fo b j e c tl e n s 。 a l s op l a c e do n ef o c a ld i s t a n c ea n dt w of o c a ld i s t a n c e so f o c u l a r c o n s e q u e n t l yt h eo b j e c tr e a l i m a g e i sae r e c t i m a g e ，i n t h e a r r a n g e m e n to f a r e f l e c tl i g h tp a t h w a yo f l a s e rb e a m ，t h ef a r a d a y s r o t a t i o na n g l ew i l lb et w i c ea so r i g i n a l ，t h e r e f o r e ，r e a s o n a b l ep a t h w a yo f l a s e rb e a mc a l le n h a n c e t h em o iv i s u a l i z a t i o ne f f e c t 5 a r i a l y s i sf o re d d yc u r r e n ts e n s o r t h ep a r a m e t e r so fe d d yc u r r e n tc o i la f f e c t so nt h el i n e a r r a n g ea n d s e n s i t i v eo f t h es e n s o rt h r o u g ha n a l y s i sf o rt h ee d d yc u r r e n td e n s i t yd i s t r i b u t e d i s t a n c e d e t e c t e d ( 1 i f t - o f f ) ，e x c i t a t i o nf r e q u e n c y , t h ec o i ld i a m e t e r 。n u m b e ro f t u r n so f c o i l ，w eg a i ns o m e v a l u a b l er e s u l t si nt h es e n s o r d e s i g n 。 6 a n a l y s i s f o r m a g n e t o - o p t i c s e n s o r i no r d e rt o i m p r o v e t h e t e s t i n gs e n s i t i v e ，t h e m a g n e t o - o p t i cs e n s o rm u s th a v el a r g es p e c i f i cf a r a d a y sr o t a t i o n t h em a g n e t o - o p t i cs e n s o r e x h i b i t st h r e ep h y s i c a lp r o p e r t i e st h a ta r ec r u c i a lf o r m a g n e t o - o p t i c e d d yc u r r e n td e v i c e f i r s t , t h e f a r a d a yr o t a t i o no fs a n s o ri sp r o p o r t i o n a lt ot h em a g n e t i z a t i o ni n t e n s i t ya l o n gt h el i g h ti n c i d e n t d i r e c t i o n , s e c o n d ，t h es e n s o re x h i b i t sp r o p e r t yc a l l e dm a g n e t i ca n i s o t r o p y , i e ，t h e yh a v ea v 朱目成：弧表面缺陷的磁光涡流实时成像检测技术的研究 s o c a i l e d “e a s y a x i s ”o fm a g n e t i z a t i o nn o r m a lt ot h es e n s o rs u r f a c ea n da “h a r da x i s o f m a g n e t i z a t i o np a r a l l e lt os e n s o rs u r f a c e ，o n l yn o r m a lc o m p o n e n tm a g n e t i cf i e l d sa s s o c i a t e dw i t h c r a c k so rd e f e c t sw i l lb ei n s p e c t e db yt h i ss e n s o r si nm a g n e t o o p t i c e d d yc u r r e n td e v i c e ，t h i r d ，i f t h em a g n e t i cf i e l d sa l o n gt h ee a s ya x i so fm a g n e t i z a t i o na r er e m o v e d ，t h em a g n e t o - o p t i cs e n s o r w i l lr e t a i nm o s to fi t se s t a b l i s h e dm a g n e t i z a t i o n ，i e ，i th a sam e m o r y 7 t h ep r o c e s s i n go fm o li no r d e rt oc a r r yo u tm a g n e t o o p t i c e d d yc u r r e n ti m a g i n g , w em u s t o p e r a t e f o l l o w i n gs t e p s f i r s t l y , e x c i t i n gt h eb i a sv o l t a g ec o i l w h i c hl i e si nm a g n e t o - o p t i c s e n s o rw i t hl e n g t h0 0 0 1 sp u l s e dc u r r e n ts i g n a l b yt h i sw a y ；w ec a i lc l e a rp r e v i o u si m a g ea n d m a k et h eb r i g h t e no fb a c k g r o u n de v e n l yi nt h ev i s u a lf i e l d ；s e c o n d l y , c o n s t a n tb i a sc u r r e n to f b i a sc o i li n d u c e sb i a sm a g n e t i cf i e l d ，m e a n w h i l e ，t u r no nt h et r a n s f o r m e r , i n d u c ee d d yc u r r e n ti n s p e c i m e nd e t e c t e d ，a n dt h e na l t e r n a t i n gc u r r e n ta n d b i a sc u r r e n tb o t ht a k ee f f e c to nt h es p e c i m e n ； t h i r d l y , t u r no f ft h et r a n s f o r m e r , b e c a u s em a g n e t o o p t i cs e n s o rp o s s e s s e sm a g n e t i cm e m o r i z e f u n c t i o n ，t h ei m a g ec a nh o l do nu n t i ln e x tp u l s e dc u r r e n te x c i t i n gt h eb i a sc o i l i na d d i t i o n ， r e f r e s hf r e q u e n c yi s2 6 h zi nt h eo p e r a t i o nc y c l e e d d yc u r r e n ta c t i o nt i m et a k e s2 0 o ft h e w h o l ec y c l e ，b yt h i sm e a n s ，a v o i db i gc u r r e n tc o n v e y a n c ei nt h ec o i la n dt a k ep l a c eo v e r h e a t p h e n o m e n o n g f i n i t ee l e m e n ta l i a l y s i sf o rm o i t h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o dc a ns i m u l a t ed e f e c ts t r u c t u r e i m a g e ，a n d t h es i m u l a t i o ni m a g ei ss i m i l a rt or e a lm o i i m a g e ，s oi t sp o s s i b l et h a tf i n i t ee l e m e n t m e t h o da p p l i e di saw a yt os i m u l a t em e m e t h o dw h i c hc a ni n s p e c tt h es u b - s u r f a c ed e f e c t s a s t h ee x c i t a t i o n f r e q u e n c ya f f e c t se d d yc u r r e n tp e n e t r a t ed e p t h ，a n dt h e na f f e c t s t h ei n d u c e d m a g n e t i cf l o wd e n s i t y , a c c o r d i n gt ot h er e l a t i o nb e t w e e nm a g n e t i cf l o wd e n s i t ya n de x c i t a t i o n f r e q u e n c y , w ec a na s c e r t a i nt h eo p t i m i z a t i o ne x c i t a t i o nf r e q u e n c y 9 e x p e r i m e n t so fm o i f o rt h es u b - s u r f a c ef l a w s ( s u c ha sb l i n dh o l ef l a w s ) t h es a m ee x c i t i n g f r e q u e n c yc a ul e a dt od i f f e r e n tr e s u l t sa c c o r d i n gt ot h ed i s t a n c eb e t w e e ns u r f a c ea n df l a w s ，t h e c l o s e ro f d i s t a n c e ，t h ec l e a r e r o f m o i ；f o r d i f f e r e n c e m a t e r i a l s i n t h es a m ee x p e r i m e n t ，t h e m o i r e s o l u t i o ni s n tt h es a m e ；d i f f e r e n tf l a w sh a v ed i f f e r e n tm o t h i s t o g r a m s a c c o r d i n g t ot h es h a p e o f m o i h i s t o g r a m s ，w h a tk i n do f f l a w sc a nb ea s c e r t a i n e dp r e l i m i n a r y 1 0 s o f t w a r eo f m o i p r o g r a m ai m a g e p r o c e s s i n gs o f t w a r en a m e d v o r t e xt oa n a l y s i si m a g e so f m e s y s t e m w ep o s s e s si t s i n t e l l e c t u a l p r o p e r t y t h em a i nf u n c t i o n s o fv o r t e xm s i g n a l a c q u i s i t i o na n dp r o c e s s ；b e s i d e s , i tc a l le n h a n c em o ie f f e c t s ，e l i m i n a t en o i s ea n de x t r a c tu s e f u l f l a w si n f o r m a t i o n k e y w o r d s ：n o n d e s t r u c t i v et e s t i n g ( n d t ) ，l a s e r , m a g n e t o - o p t i c ( m e ) ，e d d yc u r r e n t ( e c ) ， m a g n e t o - o p t i ci m a g i n g ( m o i ) p u l s e de d d yc u r r e n t ( p e c ) ，d e f e c t s ，i m a g ep r o c e s s i n g 四川大学博士学位论文 第1 章绪论 l 。1 课题的来源及研究工作的意义 现代信息技术的三大支柱是检测( 传感) 技术、通信技术和计算机技术， 它们分别构成信息技术系统的“感官”、“神经”和“大脑”。检测技术是现 代信息社会的重要技术基础，与现代生产和科学技术相结合，几乎渗透到人类 的一切活动领域。它的原理、方法和手段直接决定了信息技术系统的功能和质 量。无损检测( n d t n o n d e s t r u c t i v et e s t i n g ) 是检测技术的一个重要组成部 分，又称为非破坏性检测，它是在不损伤材料和成品的条件下研究其内部和表 面有无缺陷的手段。也就是说，它利用材料内部结构的异常或缺陷的存在所引 起的对磁、电、光、声、热等反应的变化，评价结构异常和缺陷存在及其危害 程度。与破损检测比较，无损检测是在不改变物件状态和使用性能的前提下， 直接对使用中的材料损耗，构件缺陷进行测试，进而推测出其剩余使用寿命、 承载能力和安全系数等。 无损探测材料内部缺陷长期以来都是一个研究领域。近年来由于激光和光 电技术在信息和军事技术方砸的飞速发展，出现了探测精细表面下细小缺陷即 了解表层质量的难题。一方面是因为表面质量愈来愈宽到重视，因为微电子机 械系统( m e m s m i c r o e l e e t r o n i cm e c h a n i s m s y s t e m ) 、强激光、高灵敏度光电探 测装置都离不开超精细反射面，更不用说制造中遇到的质量检测问题了因 为没有手段能测量超精细表面下的情况。现在，集成电路技术与精密机械制造 技术相结合的微电子机械系统已经引出了微型飞行器、微型卫星、微型机器人 等一系列新技术，为了使这些技术能批量生产、形成商品，没有齐全的质量检 测手段是不行的。在各种探测技术中，使原来不可视的效应直接成像，变为实 时可视的，就可以制造出使用最方便、最人性化的仪器。因为谁都喜欢“眼见 为实”。 为了克服传统的工光、1 ，射线、超声波探测等手段分辨力低的缺点，国内外 曾经热过一阵子的激光冲击、超声显微镜等新技术，也因为系统复杂、成本太 查旦堕! 垩壅亘堡堕竺壁堂! 塑堕壅堕生堡垒型茎查塑竺茎一 高，性能不理想等原因未能有效推广。亚表面缺陷测量一直是国内外的一个待 解决问题。国家自然科学基金资助项目中曾有一个“超精密加工表面微观形貌 在线检测和表层质量控制7 的重点项目，结果是表面检测都做得不错，而“表 层质量，则无成功的研究结果，因为超精密表面以下情况没有办法测量，这也 从一个方面说明了社会需求和开发难度。“非电量电测”曾是一个时期的重要 研究方向，现在应该是“非可视现象可视化”了。