本文關(guān)鍵詞：相控陣激光超聲關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對于無損檢測的要求不斷提高,超聲檢測也在常規(guī)超聲檢測的基礎(chǔ)之上發(fā)展出超聲相控陣技術(shù)和激光超聲技術(shù),本文重點研究相控陣激光超聲檢測的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先研究超聲檢測的基本理論,介紹超聲探傷的物理基礎(chǔ)和描述超聲聲場的物理量。重點研究在理想聲場情況下圓形換能器輻射產(chǎn)生的縱波聲場,并在此基礎(chǔ)上研究超聲聲場的聲壓分布、聲場的指向性和半擴散角。而實際超聲檢測過程中超聲換能器產(chǎn)生的聲場為實際聲場,實際聲場與理想聲場存在區(qū)別,分析了存在差距的原因。在了解聲場的基礎(chǔ)上,使用直探頭發(fā)射超聲相控探頭接收超聲信號,并實現(xiàn)超聲成像。從理論上分析了實驗的可行性,同時超聲成像時提出適用于實驗系統(tǒng)的虛擬聚焦算法,介紹成像原理、超聲圖像重構(gòu)和超聲信號的處理方法。在此基礎(chǔ)上將超聲源改為激光,提出一種相控發(fā)射的相控陣激光超聲檢測方法。使用ANSYS軟件對激光超聲熱力學(xué)過程進行仿真,通過仿真得到激光輻射后的溫度場變化和位移波形。在仿真的基礎(chǔ)上,通過實驗的方法對位移波形進行接收,同時利用實驗系統(tǒng)對材料表面缺陷進行檢測。多陣元接收、陣列激光設(shè)計和超聲成像方法是相控陣激光超聲的關(guān)鍵技術(shù),基于這些關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計了模擬多陣元接收和相控發(fā)射激光超聲檢測系統(tǒng),實現(xiàn)了對材料內(nèi)部缺陷和表面缺陷的檢測。同時利用虛擬聚焦算法實現(xiàn)超聲成像,將材料的缺陷信息直觀反映出來,且成像的結(jié)果與實際相比較,成像結(jié)果與實際基本一致。本課題為相控陣激光超聲檢測進一步研究提供了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：超聲檢測 超聲場 虛擬聚焦 激光超聲 相控發(fā)射
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB559
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景14-16
• 1.1.1 超聲檢測14-15
• 1.1.2 超聲相控陣無損檢測15
• 1.1.3 激光超聲無損檢測15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀18
• 1.3 課題的研究意義與主要內(nèi)容18-20
• 第二章 超聲波理論20-30
• 2.1 超聲波探傷的物理基礎(chǔ)20-21
• 2.1.1 超聲波的迭加、干涉和衍射20
• 2.1.2 惠更斯原理20-21
• 2.2 描述超聲場的物理量21-23
• 2.2.1 聲壓21-22
• 2.2.2 聲阻抗22
• 2.2.3 聲強22
• 2.2.4 聲速22-23
• 2.3 超聲波聲場23-28
• 2.3.1 圓盤波源輻射的縱波聲場23-26
• 2.3.1.1 波源軸線上的聲壓分布23-25
• 2.3.1.2 軸線外任意一點聲壓25-26
• 2.3.2 聲束的指向性和半擴散角26-27
• 2.3.3 實際聲場與理想聲場27-28
• 2.4 超聲衰減28-29
• 2.4.1 衰減原因28
• 2.4.2 衰減方程28-29
• 2.4.3 衰減系數(shù)29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 模擬單發(fā)多收式相控陣激光超聲30-48
• 3.1 超聲檢測原理30-32
• 3.1.1 超聲檢測的常用方法30-31
• 3.1.2 超聲試塊31
• 3.1.3 聲速測定31-32
• 3.2 超聲探頭32-35
• 3.3 實驗可行性分析35
• 3.4 波形接收35-41
• 3.4.1 對心接收36-38
• 3.4.1.1 對心波形36-37
• 3.4.1.2 衰減系數(shù)測定37
• 3.4.1.3 半擴散角測量37-38
• 3.4.2 反射式接收38-41
• 3.5 超聲成像41-47
• 3.5.1 成像原理41-42
• 3.5.2 超聲圖像重構(gòu)42-43
• 3.5.3 信號處理43-46
• 3.5.3.1 濾波處理44-45
• 3.5.3.2 包絡(luò)提取45-46
• 3.5.4 成像結(jié)果及分析46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 相控發(fā)射激光超聲48-66
• 4.1 激光超聲概述48-49
• 4.2 激光超聲的激發(fā)原理49-50
• 4.2.1 熱彈激勵49
• 4.2.2 融蝕激勵49-50
• 4.3 激光超聲熱力學(xué)仿真50-55
• 4.3.1 仿真理論51-52
• 4.3.2 仿真模型建立52-53
• 4.3.3 溫度場變化53-54
• 4.3.4 材料表面位移波形54
• 4.3.5 對心接收波形54-55
• 4.4 波形接收55-58
• 4.4.1 表面波接收55-56
• 4.4.2 縱波信號接收56-58
• 4.4.2.1 對心接收56-57
• 4.4.2.2 反射式接收57-58
• 4.5 實驗系統(tǒng)搭建58-63
• 4.5.1 激光器選型59-60
• 4.5.2 超聲信號采集60-61
• 4.5.3 激光掃查方式61-62
• 4.5.4 實驗方案及結(jié)果62-63
• 4.6 超聲成像63-65
• 4.6.1 成像原理63-64
• 4.6.2 信號處理64
• 4.6.3 成像結(jié)果及分析64-65
• 4.7 本章小結(jié)65-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻68-71
• 致謝71-72
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

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  本文關(guān)鍵詞：相控陣激光超聲關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：482560