本文關鍵詞：高頻超聲檢測模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲檢測是無損檢測領域重要的檢測手段之一。在超聲檢測過程中,如何快速、準確地獲得缺陷信息,一直是超聲檢測研究追求的目標。作為檢測工具的超聲換能器更是起著關鍵性的作用,對其的深入研究是超聲檢測發(fā)展的主要方向之一。本文首先通過研究了超聲換能器各組成部分的等效模型,建立有效的超聲換器等效模型,構建了基于等效電路的超聲換能器的聲電轉換整體模型。研究了換能器頻響函數在不同激勵下的響應特性仿真計算。從對換能器聲場模型的研究出發(fā)建立了圓形平面換能器的聲場計算模型�；谌鹄e分模型和多高斯聲束模型進行換能器聲場計算的解析計算,并進行直探頭聲場的模擬分析與對比,分析了換能器參數對聲場的影響,同時給出了直探頭的聲束指向性函數。研究了超聲換能器在厚度測量方面的應用,本文主要針對金屬薄膜,對其厚度測量應用不同的數據處理方法處理,研究了兩種測厚模型,并給出了如何選擇厚度測量模型。并對換能器縱向尺寸測量的分辨力進行分析研究。最后,本文詳細介紹了超聲顯微測量系統(tǒng)的設計原理,以及顯微測量系統(tǒng)樣機的軟硬件組成部分,并對顯微測量橫向分辨力進行建模,針對頻率對分辨力的影響進行了定性分析。
【關鍵詞】：超聲換能器 等效電路模型 聲場模型 厚度測量 C掃分辨力
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB553
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 本課題研究背景和意義9-10
• 1.2 超聲換能器聲場10-12
• 1.3 聲場模型國內外研究現狀12-14
• 1.4 本論文的主要研究內容14-15
• 第2章 高頻超聲換能器的響應特性模型及其應用15-28
• 2.1 超聲換能器響應特性建模方法15-17
• 2.1.1 等效電路法15
• 2.1.2 傳輸矩陣法15-16
• 2.1.3 有限元法16-17
• 2.2 超聲換能器等效電路模型17-24
• 2.2.1 壓電振子的等效電路17-21
• 2.2.2 背襯與匹配層的等效電路21-22
• 2.2.3 Mason和KLM等效電路22-24
• 2.3 換能器對脈沖激勵信號的頻響函數24-27
• 2.3.1 換能器頻響函數模型24-26
• 2.3.2 不同脈沖激勵時換能器的響應特性26-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 高頻換能器的輻射聲場模型及應用28-47
• 3.1 超聲換能器輻射聲場模型28-34
• 3.1.1 瑞利積分模型的建立28-29
• 3.1.2 多高斯聲束模型的建立29-34
• 3.2 聲場計算方法簡述34-36
• 3.2.1 解析法34
• 3.2.2 聲線法34-35
• 3.2.3 聲線法數值計算法35-36
• 3.3 圓形活塞聲源聲場的計算36-42
• 3.3.1 瑞利積分模型下的輻射聲場36
• 3.3.2 多高斯聲束模型下的輻射聲場36-37
• 3.3.3 不同模型的聲場對比分析37-39
• 3.3.4 換能器參數對聲場的影響39-42
• 3.4 高頻超聲換能器聲場特性有限元仿真42-46
• 3.4.1 幾何模型建立和材料設定42-43
• 3.4.2 網格劃分43
• 3.4.3 邊界條件和激勵信號設定43-44
• 3.4.4 時頻域特性計算44-45
• 3.4.5 靈敏度特性計算45-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第4章 基于脈沖回波法的超聲測厚模型及應用47-59
• 4.1 時間差法超聲測厚模型47-48
• 4.2 回波信號譜分析模型48-53
• 4.2.1 連續(xù)模型48-50
• 4.2.2 彈簧模型50-53
• 4.3 測厚模型的實驗驗證53-56
• 4.4 換能器軸向分辨力56-57
• 4.5 本章小結57-59
• 第5章 高頻超聲顯微掃查成像分辨力模型及應用59-69
• 5.1 顯微掃查的工作方式59-60
• 5.2 掃查成像的基本原理60-62
• 5.3 超聲顯微鏡的分辨率模型62-65
• 5.3.1 瑞利準則(Rayleigh criterion)62-63
• 5.3.2 斯派羅準則（Sparrow criterion）63
• 5.3.3 提高分辨力方法63-65
• 5.4 高頻換能器掃查成像的分辨力影響因素65-68
• 5.4.1 顯微成像的組成65-66
• 5.4.2 掃查速度66-67
• 5.4.3 掃查間距67-68
• 5.5 本章小結68-69
• 第6章 高頻超聲顯微掃查系統(tǒng)及實驗分析69-83
• 6.1 系統(tǒng)總體框架69-70
• 6.2 系統(tǒng)硬件組成70-74
• 6.2.1 運動控制系統(tǒng)70-72
• 6.2.2 超聲激勵與接收裝置72-73
• 6.2.3 高頻聚焦換能器73-74
• 6.3 系統(tǒng)軟件功能74-79
• 6.3.1 數據采集模塊75-76
• 6.3.2 運動控制模塊76-77
• 6.3.3 顯微掃查模塊77
• 6.3.4 數據后處理模塊77-79
• 6.4 高頻超聲顯微C掃成像實驗分析79-81
• 6.4.1 圖像測量軟件79-80
• 6.4.2 顯微C掃成像測量實驗80-81
• 6.5 本章小結81-83
• 本文總結83-85
• 參考文獻85-89
• 附錄 多元高斯函數疊加系數 （N=15）89-90
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單90-91
• 致謝91

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