本文關(guān)鍵詞：柔性超聲相控陣及其在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用研究

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【摘要】：柔性相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)是在柔性材料技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用多陣元換能器,依靠對(duì)各陣元的相位控制來(lái)實(shí)現(xiàn)聲束在不規(guī)則形狀工件中聲場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)與聚焦,從而達(dá)到不規(guī)則形狀工件內(nèi)部缺陷檢測(cè)的技術(shù)。目前,柔性相控陣檢測(cè)系統(tǒng)仍存在相位偏差較大、成像分辨率不高等缺陷,因而成為近幾年來(lái)相控陣成像檢測(cè)中的研究熱點(diǎn)之一。相控陣系統(tǒng)中的相位校正精度,是提高聲束控制能力、減少信號(hào)失真的重要途徑之一,直接影響著柔性超聲相控陣對(duì)缺陷的檢測(cè)性能。學(xué)者在介紹無(wú)損檢測(cè)尤其是柔性相控陣超聲檢測(cè)研究背景與發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對(duì)柔性超聲相控陣系統(tǒng)中的相位畸變問(wèn)題作了較為詳細(xì)的分析與研究。為減小相位偏差估計(jì)誤差、提高相位補(bǔ)償精度,提出了柔性相控陣檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化方案。本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:(1)從相控陣系統(tǒng)的聲場(chǎng)理論出發(fā),構(gòu)造換能器聲場(chǎng)模型,進(jìn)行相位時(shí)延聲束控制理論分析,并討論相位控制精度問(wèn)題。(2)從相關(guān)分析法出發(fā),對(duì)相關(guān)相位估計(jì)中常用的方法進(jìn)行探討與改進(jìn),提出基于自適應(yīng)閾值調(diào)整的復(fù)合相關(guān)相位校正模型。通過(guò)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)表明,采用復(fù)合相關(guān)相位校正法的相位偏差估計(jì)誤差明顯低于單一相關(guān)估計(jì)法,可以明顯提高相位補(bǔ)償精度。并且基于閾值調(diào)整的復(fù)合相關(guān)相位校正模型,可以在缺陷檢測(cè)中自適應(yīng)修正系統(tǒng)閾值,提高校正模型中的偏差估計(jì)精度。(3)從小波分析理論入手,針對(duì)復(fù)合相關(guān)相位校正模型中噪聲干擾問(wèn)題,通過(guò)對(duì)多通道信號(hào)小波變換的改進(jìn),提出將差級(jí)小波變換添加到復(fù)合相關(guān)相位校正模型中。并進(jìn)行了MATLAB仿真實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果表明,該方法可以有效抑制校正模型中噪聲的影響,消除一般小波變換帶來(lái)的附加相位差,進(jìn)一步提高了相位校正的精度。(4)本文從柔性相控陣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),研究了柔性換能器陣元定位方法與有效性判定,應(yīng)用相位校正補(bǔ)償模型,構(gòu)建了自適應(yīng)柔性相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng),通過(guò)仿真研究與缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)表明,該系統(tǒng)可以通過(guò)多次缺陷檢測(cè)來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的聚焦能力,提高檢測(cè)缺陷的效率,改善柔性相控陣成像效果。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)損檢測(cè) 柔性相控陣 相位畸變 復(fù)合相關(guān)相位校正 差級(jí)小波變換 自適應(yīng)聚焦
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB559
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)11-14
• 1.1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展走向12-14
• 1.2 柔性超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)14-17
• 1.2.1 柔性超聲相控陣14-16
• 1.2.2 相位畸變問(wèn)題16-17
• 1.3 本論文研究的主要內(nèi)容17-19
• 第二章 相控陣超聲檢測(cè)的物理機(jī)理19-31
• 2.1 波聲場(chǎng)理論19-24
• 2.1.1 波動(dòng)方程19-20
• 2.1.2 單振源換能器聲場(chǎng)20-21
• 2.1.3 相控陣聲場(chǎng)模型21-22
• 2.1.4 超聲成像模型22-24
• 2.2 相控陣超聲波束時(shí)空控制24-27
• 2.2.1 聲束的偏轉(zhuǎn)與聚焦24-25
• 2.2.2 聚焦聲束的偏轉(zhuǎn)25-26
• 2.2.3 二維超聲相控陣聲束控制26-27
• 2.3 超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)相位時(shí)延控制精度27-29
• 2.3.1 相位時(shí)延精度對(duì)系統(tǒng)分辨率的影響27
• 2.3.2 相位時(shí)延精度對(duì)聲束控制的影響27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 自適應(yīng)閾值調(diào)整的復(fù)合相關(guān)相位校正模型31-47
• 3.1 相位畸變?cè)蚍治?/span>31-33
• 3.1.1 聲速的影響31
• 3.1.2 通道非一致性的影響31-32
• 3.1.3 相控精度的影響32-33
• 3.2 相位畸變模型33-34
• 3.3 噪聲仿真模型34-36
• 3.3.1 白噪聲模型34-35
• 3.3.2 色噪聲模型35
• 3.3.3 仿真圖形35-36
• 3.4 基于超聲信號(hào)相關(guān)分析法的相位校正性能研究36-43
• 3.4.1 相關(guān)分析法理論分析36-39
• 3.4.2 相關(guān)分析法相位補(bǔ)償模塊39
• 3.4.3 鄰近相關(guān)校正性能分析39-41
• 3.4.4 集總相關(guān)校正性能分析41-43
• 3.5 基于自適應(yīng)閾值調(diào)整的復(fù)合相關(guān)相位分析法43-46
• 3.5.1 自適應(yīng)閾值調(diào)整的復(fù)合相關(guān)相位分析法43-44
• 3.5.2 自適應(yīng)閾值調(diào)整的復(fù)合相關(guān)相位分析法的仿真44-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 小波分析在相關(guān)相位校正中的信號(hào)處理47-57
• 4.1 超聲傳播特性及缺陷信號(hào)模型47
• 4.2 基于小波分析法的回波信號(hào)提取47-51
• 4.2.1 小波變換的定義與特點(diǎn)48-49
• 4.2.2 小波基的選取49-51
• 4.2.3 小波分解級(jí)數(shù)的確定51
• 4.3 基于小波分析相關(guān)時(shí)間延遲估計(jì)的改進(jìn)51-56
• 4.3.1 差級(jí)小波相關(guān)法的原理與特點(diǎn)51-53
• 4.3.2 差級(jí)小波法在復(fù)合相關(guān)相位校正中的仿真分析53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 自適應(yīng)柔性相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用57-69
• 5.1 柔性陣列換能器分析57-59
• 5.1.1 柔性陣列換能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)57-58
• 5.1.2 柔性陣列換能器陣元間互擾分析58-59
• 5.2 柔性相控陣超聲成像檢測(cè)59-62
• 5.2.1 柔性陣列換能器陣元定位59-60
• 5.2.2 柔性陣列換能器陣元有效檢測(cè)區(qū)域判定60-62
• 5.3 柔性超聲相控陣自適應(yīng)聚焦技術(shù)及應(yīng)用62-68
• 5.3.1 自適應(yīng)柔性相控超聲聚焦檢測(cè)步驟63
• 5.3.2 柔性超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用63-68
• 5.4 本章小節(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-77
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加的科研項(xiàng)目77

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