【摘要】：超聲相控陣?yán)脗鞲衅麝嚵兴杉膿p傷散射信號具有空間信息互補(bǔ)的特點(diǎn),因此極大地提升了微小損傷檢測能力與成像效果。全聚焦成像算法(TFM)因其分辨率高和信噪比高的特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)的TFM算法在成像過程中僅考慮了超聲傳播時間,忽略了入射波與損傷相互作用,無法利用材料的物理參數(shù)增強(qiáng)損傷成像的質(zhì)量。因此,本文分析超聲波激發(fā)、入射波場與損傷相互作用及傳感接收超聲信號的整個過程,建立了以損傷表面反射率為指標(biāo)的頻域逆散射模型定量成像方法,實(shí)現(xiàn)損傷的高精度定量成像。主要的研究工作如下:理論分析了超聲體波與導(dǎo)波在各向同性介質(zhì)中的傳播特性及特定頻厚積下的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)�；诔暡ㄔ跈z測過程中到達(dá)損傷及返回陣列的整個傳播過程,分析散射聲場隨入射聲場的變化關(guān)系,構(gòu)建損傷超聲散射模型。進(jìn)而根據(jù)損傷表面反射率的特征,經(jīng)過IFFT得到了頻域損傷逆散射模型,實(shí)現(xiàn)以損傷表面反射率為指標(biāo)的精確量化成像。為了驗(yàn)證所提出的逆散射模型成像方法的有效性,建立了超聲波在二維及三維損傷結(jié)構(gòu)中傳播的數(shù)值模型,數(shù)值模擬研究圓孔及裂縫狀損傷的檢測。比較時域TFM算法、頻域TFM算法和逆散射模型三種成像方法的損傷成像效果。結(jié)果表明,在超聲體波損傷檢測中,三種成像方法均能夠?qū)崿F(xiàn)損傷的定位,但是頻域TFM算法相比于時域TFM算法有更高的分辨率和信噪比,而逆散射模型成像方法在成像精度和信噪比上又優(yōu)于頻域TFM算法。當(dāng)對板中的損傷進(jìn)行檢測時,由于導(dǎo)波的頻散效應(yīng),時域TFM算法無法實(shí)現(xiàn)對損傷的定位以及表征損傷的大小;而頻域TFM算法和逆散射模型成像方法在頻域通過對各頻率成分的接收信號做延遲和疊加處理,有效利用頻散關(guān)系增強(qiáng)了成像質(zhì)量,能夠準(zhǔn)確的對損傷進(jìn)行定位,且逆散射模型成像方法具有更高的成像靈敏度和信噪比。因此,逆散射模型成像方法既適用于體波檢測,又適用于導(dǎo)波檢測,實(shí)現(xiàn)了損傷的高精度定量成像�；诔暡ㄅc損傷相互作用建立的損傷超聲逆散射模型,以損傷表面反射率為指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了損傷精確量化成像,為微小損傷的精確定量成像提供了新方法,并為在復(fù)合材料中的微小損傷檢測研究提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O426.2;TP391.41;TB553
【圖文】：

圖 1.1 相控陣波束(a)偏轉(zhuǎn)和(b)聚焦示意圖Fig. 1.1 The phase array where a set of delays are used to (a)steer and (b)focus the sound beam.1.2.2 全聚焦損傷成像算法研究現(xiàn)狀超聲后處理成像方法以其離線分析的特點(diǎn)，能夠結(jié)合復(fù)雜的成像算法處理檢

圖 1.2 射線路徑示意圖：(a)傳統(tǒng) TFM 算法，(b)HSTFM 算法[34]Fig. 1.2 Schematic diagram of the ray path: (a)traditional TFM algorithm and (b)Half-Skip TotaFocusing Method (HSTFM).[34]根據(jù)被測結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對算法進(jìn)行改進(jìn)。在對結(jié)構(gòu)近表面所產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行檢測時，傳統(tǒng)的 TFM 算法只包括陣列和圖像點(diǎn)之間的直接射線路徑，因此只能得

圖 1.3 激光超聲相控陣檢測實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[37]matic diagram of experimental setup for Laser induced ultrasondetection.[37]手段上對算法進(jìn)行改進(jìn)。Stratoudaki[37]等將激光超提高了缺陷的檢測能力，具有很高的空間分辨率和信

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐細(xì)潔;李泉水;熊華花;鄒霞;陳勝華;李征毅;;超聲成像結(jié)合超聲造影鑒別甲狀腺良惡性病變[J];中國超聲醫(yī)學(xué)雜志;2015年10期

2 耿榮生;景鵬;;蓬勃發(fā)展的我國無損檢測技術(shù)[J];機(jī)械工程學(xué)報;2013年22期

3 黃橋生;陳紅冬;龍毅;熊亮;胡彬;;汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子菌形葉根超聲相控陣檢測[J];無損檢測;2012年11期

4 田安定;;相控陣超聲檢測技術(shù)應(yīng)用[J];無損檢測;2011年06期

5 張海燕;孫修立;曹亞萍;陳先華;于建波;;基于時間反轉(zhuǎn)理論的聚焦Lamb波結(jié)構(gòu)損傷成像[J];物理學(xué)報;2010年10期

6 杜英華;張聰穎;陳世利;孫芳;劉婧;靳世久;;合成孔徑聚焦超聲成像方法研究[J];海洋技術(shù);2010年02期

7 宋振華;王志華;馬宏偉;;基于小波分析的超聲導(dǎo)波管道裂紋檢測方法研究[J];固體力學(xué)學(xué)報;2009年04期

8 于寶虹;邵志航;羅云東;;汽車輪轂的超聲相控陣檢測[J];無損檢測;2008年08期

9 郝如江;盧文秀;褚福磊;;聲發(fā)射檢測技術(shù)用于滾動軸承故障診斷的研究綜述[J];振動與沖擊;2008年03期

10 劉增華,何存富,吳斌,王秀彥;利用蘭姆波對板狀結(jié)構(gòu)中隱蔽腐蝕缺陷的檢測[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2005年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 汪賢超;MUSIC成像方法在逆散射中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

本文編號：2743712