基于孔洞结构超材料的涂层亚表面微细缺陷高实时超分辨率声学成像基础研究
批准号:
52075486
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陈剑
依托单位:
学科分类:
机械测试与仪器
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈剑
中文摘要
本项目旨在探究利用孔洞结构超材料的倏逝波增强效应对涂层亚表面微细缺陷实施高实时和超分辨率声学成像的理论与方法。以近场声波调控理论为引领,在揭示深亚波长尺度下倏逝波特性和孔洞结构超材料内部倏逝波增强机制的基础上,突破涂层亚表面检测声场的靶向精准合成、倏逝回波的快速高灵敏度宽频传感和倏逝波逆时偏移成像等三大关键技术。同时,采用宽域快速成像和局域精细显微策略,有效协调实时成像与完备定量表征之间的矛盾,发展一种基于孔洞结构超材料的高实时和超分辨率声学成像方法,实现涂层亚表面微细缺陷的高性能定量化无损检测。.创新之处在于:1)创建深亚波长尺度下倏逝波特性理论分析基础,精准靶向合成涂层亚表面的检测声场;2)揭示超材料内部倏逝波增强机制,首创实现基于孔洞结构超材料的倏逝波高灵敏度宽频传感;3)提出宽域快速成像和局域精细显微的复合策略,基于倏逝波逆时偏移反演,创新实现一种高实时和超分辨率的声学成像方法。
英文摘要
This project aims to explore real-time and super-resolution acoustic imaging of subsurface micro-sized defects in coatings by exploiting the evanescent amplification inside a holey-structured acoustic metamaterial. According to the theory on acoustic wave manipulations in the near field, we theoretically investigate the wave interaction with subsurface defect and the underlying mechanism of evanescent amplification inside the holey-structured metamaterial. Furthermore, we develop the key technologies on the accurate synthesis of acoustic probing field, rapid acquisition of evanescent waves with broadband sensor array, and evanescent waveform inversion with reverse time migration algorithm. Meanwhile, a strategy combining rapid detection over wide area and accurate characterization within small region is proposed to compromise the contradiction between real-time imaging and quantitative evaluation. With these results, a new imaging method is realized with the holey-structured acoustic metalens, which is capable of real-time and super-resolution characterization of subsurface micro-sized defects in coatings..The novelties of this project embody: 1) Establishing a theoretical basis for the analysis of evanescent wave dynamics and synthesis of acoustic probing field in coatings; 2) Revealing the underlying mechanism of evanescent amplification inside the holey-structured metamaterial, achieving broadband and ultrasensitive detection of evanescent waves for the first time; 3) Propose a real-time and super-resolution acoustic imaging method with evanescent reverse time migration and an imaging strategy that combines rapid detection over wide area and accurate characterization within small region.
本项目主要开展基于孔洞结构超材料的涂层亚表面缺陷高效高分辨声学成像理论与方法研究,利用孔洞结构超材料的近场倏逝波增强效应,实现高性能零部件在线生产或在役过程“小、浅、散”亚表面缺陷实时监测。在理论方面,建立了深亚波长尺度下倏逝波增强特性模型和近场表面波与亚表面缺陷作用机理模型,并在此基础上开展了数值仿真研究声波在涂层-基体分层介质内的传播、反射、衰减以及模态转换等声学现象,为涂层亚表面缺陷检测提供理论支撑和指导。在技术方面,围绕检测声场精准合成、倏逝回波高灵敏度探测和全矩阵数据反演成像等关键技术,深入开展了远场声波平面聚焦增强、基于双功能超表面的声场动态切换、高帧率高分辨率动态声全息、亚表面纳米特征的超声量子传感、亚表面微细缺陷超分辨率成像、异质分层结构波数域全矩阵成像及图像稀疏反卷积处理等技术研究,实现涂层亚表面缺陷的定量无损检测;在应用方面,在深入了解多通道信号并行高速采样及全矩阵数据并行流水线处理的基础上,开发了一套基于高速总线的声学阵列数据采集系统,该系统完全自主开发,在性价比、系统适配性等方面具有明显的优势。同时,开发了基于物理信息神经网络的声场可视化技术,为亚表面缺陷检测工艺优化提供指导。在上述理论、技术和设备开发基础上,通过多自由度扫查机器人系统开发及集成,开展实验研究验证本项目理论与技术的可行性和有效性。.本项目的成功实施,将建立一套高效高分辨声学成像理论和技术新体系,实现涂层结构亚表面缺陷高性能定量化无损检测,为医疗高清成像、水下目标高灵敏度探测和高通量水声通讯等提供了一种具有自主知识产权和关键的共性技术手段。
力响应半导体声敏剂电荷输运特性与肝肿瘤杀伤机制研究
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批准号:KLZ25H180003
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:陈剑
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依托单位:
全光超声相控阵技术及仪器
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批准号:R25E050014
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:陈剑
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依托单位:
高温异质复合材料高实时高分辨激光超声全矩阵成像检测研究
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批准号:52375550
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2023
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负责人:陈剑
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依托单位:
复杂动态环境下基于多源异构信息的车辆运动控制
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批准号:61973272
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:陈剑
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依托单位:
基于激光超声的薄层材料力学和结构特性参数在线一体化定征方法研究
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批准号:61401392
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2014
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负责人:陈剑
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依托单位:
车用燃料电池系统与车辆动力学系统一体化建模与控制方法
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批准号:61433013
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项目类别:重点项目
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资助金额:365.0万元
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批准年份:2014
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负责人:陈剑
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依托单位:
Leptin Receptor负向调控应力刺激诱导的后纵韧带骨化的分子机制及转化研究
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批准号:81401821
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2014
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负责人:陈剑
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依托单位:
国内基金
海外基金