剪切散斑干涉检测系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

背景：随着金属材料或结构在工业中的大量应用，对结构内部缺陷的无损检测的需求越来越大。一旦金属构件出现内部缺陷、缺陷或损坏，有缺陷的区域的机械性能，包括强度、刚度和稳定性等，都将受到严重的挑战。因此，尽早、快速识别内部缺陷以确保结构的使用安全是一个迫切的要求。目前，许多强大和流行的ndt技术已经被开发出来，并用于金属板的质量检查和安全评估，如热成像超声的涡流x线计算机断层，数字图像关联性错位散斑干涉法等等其中，超声波成像已经得到了相当多的行业认可，特别是对金属合金、橡胶轮胎、压力容器、复合层压板等结构的现场、大面积和单片ndt的检测.根据缺陷区域与无缺陷区域之间的变形异常，超声波成像可以敏感地生成可见的“蝴蝶”条纹图案，直观地显示缺陷的位置、近似的形状和大小。然而，由于剪切量或距离和剪切方向的固有影响，地震几乎是不可能的通过超声相位分布图，定量地确定准确地缺陷边界和深度。

为了定量地检测缺陷的边界和深度，我们已经在超声检查中进行了多次尝试。一方面，由于小波变换具有检测信号的重要隐藏奇点的突出能力，它已被早期用于搜索缺陷边界.从检测到的边界中减去已知的剪切量，得到真实的缺陷边界。不幸的是，只能检测到沿剪切方向的缺陷边界点，而垂直于剪切方向的缺陷边界点仍然是盲点。基于变形曲率不连续性的测量，数字散斑模式干涉法对振动的隔离要求很高，因此成为一种有效的替代方案。另一方面，应准确地测量缺陷深度，以全面评估有缺陷的工件的机械性能和使用寿命。对于任意形状的缺陷，定量表征缺陷深度是一个相当复杂的逆向问题。当检测到的工件厚度相对较小时，一些具有特殊形状的缺陷，如圆形、椭圆形、矩形，可以假设为具有解析解的均匀弹性薄板。为此，建立了两个典型的简化力学模型，即谐振频率。由振动引起的缺陷区域以及有缺陷的区域的弯曲变形，通常是结合加载类型、缺陷边界条件、位置和超声图或斑点图成像结果来推导出缺陷深度表达式。在这些模型中，假设等效的薄板在其边缘有弹性支撑，如固定或夹紧的支撑，简单的支撑等等。但值得注意的是，当内部缺陷相对较深或较大时，无缺陷区域与有缺陷区域相比的变形不能再被忽视。缺陷区域的边缘通常与无缺陷区域的边缘耦合在一起，因此在这种情况下不能假定缺陷边界条件为简单的支撑。

综上所述，缺陷深度检测的精度仍有很大的提高空间。基于超声与dspi融合的混合ndt方法可以弥补不足，实现内部缺陷的准确检测，这也是多技术融合的发展趋势。

2. 研究内容与预期目标

研究内容：设计的该剪切散斑干涉检测系统设计由七大部分组成， 即机座，反光镜，ccd，分束器，对照物，分镜仪和压电换能器。主要分为五个章节研究剪切散斑干涉检测系统设计的系统结构设计。

第一章绪论主要介绍课题研究的背景与意义，剪切散斑干涉检测系统设计的概念，适用范围，当前国内剪切散斑干涉检测系统设计的发展现状和发展趋势。本次设计所使用的研究方法和剪切散斑干涉检测系统设计所要能够达成的性能。

第二章主要是对设计过程中所用到的软件进行介绍。如cad, solidworks软件等。

3. 研究方法与步骤

研究方法：根据自己的学习和查阅资料情况，我研究采用的方法是文献研究法。文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。

研究步骤：本次毕设主要是根据目前已经存在的剪切散斑干涉仪的结构进行对照分析，从剪切散斑干涉检测系统的工作原理、光的折射路径入手，确定分束器、分镜仪等所需要的元件的型号。利用solidworks软件，为各个元件制作专用的支架，并将其装配形成一个完整的工作台。再用cad为一些精度高的元件做出标识，以保证各个元件的位置精度。计算各个螺丝所需要的预紧力，增强连接可靠性和紧密性.使零件之间不会发生相对滑移，造成零部件的松动。

剪切散斑干涉检测系统设计流程图：

4. 参考文献

[1] 濮良贵、陈国定、吴立言.机械设计.10版.北京：高等教育出版社，2019.07

[2] 龚桂义.机械设计课程设计指导书李育锡.机械设计课程设计

[3] 《solidworks2010有限元、虚拟样机与流场分析从入门到精通》 机械工业出版社

5. 工作计划

（1）2022-2-01～2022-3-08查阅文献资料，进行文献综述，撰写开题报告，翻译英文文献；

（2）2022-3-09～2022-3-22查阅相关资料，分析剪切散斑技术基本原理和结构；

（3） 2022-3-23～2022-4-05 对系统所需要的元器件进行选择和确认，开展机械模型设计；