东北大学 分枝应力腐蚀开裂的高分辨率三维成像结果
学分:东北大学大原善和 日本东北大学的研究人员与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室合作开发了一种新系统，可以拍摄三维图像，检测金属结构中的缺陷
这种方法发表在《应用物理快报》杂志上，可以提高发电厂和飞机的安全性
东北大学的Yoshikazu Ohara和他的同事使用非破坏性技术来研究结构，并希望找到一种方法来产生结构缺陷的三维图像
他们开发了一种新技术，称为压电和激光超声波系统(PLUS)，它结合了两种不同设备的优势，产生金属结构缺陷的高分辨率三维图像 “我们相信PLUS将为准确评估材料强度、识别缺陷以及发现缺陷最初是如何形成的铺平道路，”Ohara说
目前可用的“超声波相控阵”是一个强大的工具，成像固体内部缺陷，但只有二维
这些设备由压电一维阵列换能器组成，单个元件数量有限，最多可达128个
压电元件中的电脉冲被转换成机械振动，将超声波发射到被研究的材料中
超声波从内部缺陷反射回来，并转换成电信号，可转换成二维图像
高分辨率3D超声成像系统示意图
学分:东北大学大原善和 在PLUS中，由单个元件的压电换能器在材料中产生的波被激光多普勒测振仪接收，该测振仪围绕材料表面移动，以获得该区域的良好二维扫描
这一过程的结果是，它在比压电阵列换能器能接收到的“点”多得多的“点”处接收到散射和反射波
激光多普勒测振仪接收的信息通过示波器传输到计算机，在计算机中通过成像算法进行处理，并转换成三维图像
Ohara说:“处于超声波检测前沿的超声波相控阵只能提供二维图像，因为它们的元件数量有限。”
“由于用激光多普勒测振仪的二维扫描代替了压电阵列换能器，PLUS使成千上万的元件成为可能
" 尽管只对金属材料的缺陷进行了测试，Ohara说，他们的技术可以应用于其他材料，包括混凝土和岩石，只需将相控阵发射器改为发射不同范围超声波频率的发射器
一个缺点是数据采集和处理时间长，需要几个小时
然而，这可以通过采用高速模数转换器代替示波器、使用更灵敏的激光多普勒测振仪、利用不同的成像算法以及采用图形处理单元来缩短
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