船舶制造過(guò)程中大量采用殼體結(jié)構(gòu),焊接是將殼狀結(jié)構(gòu)連接在一起的最有效方法,而焊縫不可避免會(huì)存在缺陷,將直接影響船舶質(zhì)量和航行的安全性。因此,開(kāi)展殼體焊縫無(wú)損檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的焊縫缺陷,并給出缺陷的量化參數(shù),具有重要的意義。傳統(tǒng)的焊縫缺陷超聲陣列檢測(cè)方法,往往只能給出缺陷的2D圖像,不利于對(duì)缺陷空間分布的觀察,制約了對(duì)缺陷的準(zhǔn)確量化與評(píng)估。再加之超聲波一般采用脈沖激勵(lì),相同的激勵(lì)電壓下,回波信噪比小,不利于提高缺陷的圖像分辨率,亦制約其檢測(cè)范圍。針對(duì)上述問(wèn)題,本論文開(kāi)展基于編碼超聲波的殼體焊縫缺陷3D成像方法研究,將為殼體焊縫缺陷檢測(cè)提供參考和借鑒。論文在分析殼體焊縫缺陷特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)焊縫缺陷常規(guī)超聲檢測(cè)方法技術(shù)現(xiàn)狀及成像技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納與總結(jié),提出了采用二進(jìn)制頻率組合編碼信號(hào)激勵(lì)產(chǎn)生超聲波,采用局部矩陣數(shù)據(jù)捕獲方法獲取回波信號(hào),再經(jīng)脈沖壓縮后提取編碼超聲回波信號(hào)中攜帶的缺陷信息,進(jìn)而利用蒙特卡洛算法解算出焊縫缺陷空間聲場(chǎng)參數(shù)分布,將聲場(chǎng)參數(shù)投影到殼體體素模型中,實(shí)現(xiàn)了殼體焊縫缺陷的3D填充與顯示,獲得了缺陷的3D圖像。論文將這種方法應(yīng)用于殼體焊縫缺陷試塊檢測(cè),在實(shí)驗(yàn)室搭建了測(cè)試系統(tǒng)... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超聲衍射時(shí)差檢測(cè)技術(shù)

殼體焊縫缺陷編碼超聲3D成像方法研究10圖1.6相控陣全聚焦3D成像圖Fig.1.6Phasearraytotalfocused3Dimage通過(guò)梳理與總結(jié)超聲3D成像的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，可知超聲3D成像的研究主要是通過(guò)超聲相控陣技術(shù)進(jìn)行研究的，雖然超聲相控陣聲束控制靈活，但是隨著陣元數(shù)目的增多，通道數(shù)量增大，硬件系統(tǒng)的復(fù)雜度增大，導(dǎo)致檢測(cè)成本增大。另外，線(xiàn)陣超聲3D成像多是根據(jù)相應(yīng)算法進(jìn)行3D重構(gòu)與顯示，運(yùn)算復(fù)雜，效率低下，可視化程度有限，使得超聲3D成像難以快速或者實(shí)時(shí)成像，在工業(yè)檢測(cè)中存在一定的局限性。另外，基于全矩陣數(shù)據(jù)的全聚焦3D成像算法[79,82]已經(jīng)提出并實(shí)現(xiàn)，但是該方法通過(guò)64通道的矩形陣列全矩陣原始數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)離散點(diǎn)源虛擬全聚焦成像，存在數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)處理困難，需要FPGA等器件的參與工作，才能提高檢測(cè)時(shí)效性，硬件系統(tǒng)復(fù)雜度高且檢測(cè)成本昂貴。另外，李迎雪[83]等通過(guò)設(shè)計(jì)具有多種超聲波入射方式的超聲傳感復(fù)合陣列，實(shí)現(xiàn)管道缺陷體素填充的3D成像。因此，論文建立被測(cè)試件超聲3D成像模型，采用蒙特卡洛算法進(jìn)行被測(cè)體空間聲場(chǎng)中缺陷信息解算，并進(jìn)行缺陷體素填充與3D顯示，避免了全聚焦算法存在的偽影疊加問(wèn)題，并能減少虛擬離散點(diǎn)源數(shù)量，可有效表征缺陷形貌特征與量化評(píng)估。該方法既能兼顧超聲成像質(zhì)量與時(shí)效性的同時(shí)，又能避免超聲傳感陣列、編碼信號(hào)處理以及全聚焦算法存在的不足，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)高性能的快速或者實(shí)時(shí)超聲3D成像提供一種新的思路與方法。1.6論文主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排論文采用二進(jìn)制頻率組合編碼信號(hào)激勵(lì)超聲傳感矩形陣列，結(jié)合局部矩陣捕獲規(guī)則，獲取殼體焊縫缺陷編碼超聲回波信號(hào)局部矩陣數(shù)據(jù)，并根據(jù)信源標(biāo)識(shí)與自相關(guān)脈沖壓縮提取編碼超聲回波信號(hào)中，各組發(fā)射-接收陣元對(duì)的渡越時(shí)間與幅值等殼體焊

江蘇大學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位論文29由圖3.7、圖3.8與3.9可知，所確定的超聲傳感矩形陣列在直入射或接觸式檢測(cè)場(chǎng)合中，皆具有較好的超聲波聲場(chǎng)輻射特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊縫缺陷的有效檢測(cè)。另經(jīng)Cos窗函數(shù)變跡，可實(shí)現(xiàn)減弱旁瓣相對(duì)主瓣的幅值，減低旁瓣與柵瓣水平，使得超聲波能量集中，更有利于焊縫試塊中缺陷的檢出�？傊ㄟ^(guò)超聲傳感陣列在單一介質(zhì)或者雙層介質(zhì)中的聲場(chǎng)輻射特性分析與仿真試驗(yàn)，可知采用大尺寸陣元的超聲傳感陣列，既有優(yōu)勢(shì)又有劣勢(shì)，優(yōu)勢(shì)在于能夠提高陣元聲場(chǎng)能量，便于焊縫試塊中缺陷的檢出，降低制造技術(shù)難度與成本，劣勢(shì)在于對(duì)陣列聲束偏轉(zhuǎn)角度等有所限制，還會(huì)產(chǎn)生柵瓣與旁瓣[89,90]。因此，通過(guò)超聲傳感陣列的聲場(chǎng)理論分析與仿真，確定8×8超聲傳感陣列的幾何參數(shù)，明確超聲傳感陣列的聲場(chǎng)性能，為超聲傳感陣列檢測(cè)與3D成像提供理論依據(jù)，為局部矩陣捕獲規(guī)則的確定提供參考。3.2局部矩陣數(shù)據(jù)捕獲規(guī)則研究全矩陣數(shù)據(jù)是指在任意時(shí)刻，超聲傳感陣列中只有一個(gè)陣元發(fā)射超聲波檢測(cè)被測(cè)體，全部陣元接收超聲回波信號(hào)，并依次保存接收到的超聲回波信號(hào)，重復(fù)上述過(guò)程，直至陣列中最后一個(gè)陣元完成發(fā)射與接收過(guò)程，即可捕獲超聲傳感陣列檢測(cè)缺陷回波信號(hào)的完備集數(shù)據(jù)，全矩陣數(shù)據(jù)捕獲示意圖如圖3.10所示。圖3.10超聲傳感陣列的全矩陣數(shù)據(jù)捕獲示意圖Fig.3.10Fullmatrixdataacquisitiondiagramofultrasonicsensorarray

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]各向異性焊縫缺陷超聲陣列全聚焦成像方法[J]. 楊敬,吳斌,焦敬品,劉帥開(kāi),劉秀成,何存富.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]航空航天領(lǐng)域中先進(jìn)超聲檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J]. 周正干,李文濤.  航空制造技術(shù). 2018(19)
[3]基于Omega-K算法的快速全聚焦超聲成像研究[J]. 陳堯,冒秋琴,陳果,石文澤,盧超.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2018(09)
[4]超聲相控陣矩陣陣列三維合成聚焦成像方法[J]. 孫昌立,遲大釗,剛鐵,于朋.  焊接學(xué)報(bào). 2018(06)
[5]超聲三維定位中時(shí)間基準(zhǔn)誤差補(bǔ)償方法[J]. 燕學(xué)智,王海云,王昕.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2019(02)
[6]相控陣三維全聚焦成像檢測(cè)技術(shù)[J]. 楊貴德,詹紅慶,陳偉,杜南開(kāi),陳振光,楊青蘭.  無(wú)損檢測(cè). 2018(05)
[7]基于不銹鋼焊縫缺陷的無(wú)損檢測(cè)研究進(jìn)展[J]. 彭志珍,陶于春,任尚坤.  焊管. 2018(04)
[8]基于FSTFM技術(shù)的焊縫表面裂紋的成像檢測(cè)[J]. 于朋,剛鐵,孫昌立.  焊接學(xué)報(bào). 2018(02)
[9]國(guó)內(nèi)焊接缺陷聲學(xué)無(wú)損檢測(cè)研究綜述[J]. 遲大釗,齊聰成.  精密成形工程. 2018(01)
[10]基于Barker碼的一發(fā)兩收超聲TOFD技術(shù)在檢測(cè)傾斜裂紋中的應(yīng)用[J]. 王鵬,韓慶邦,姜學(xué)平,鄭豪,許洲琛.  無(wú)損檢測(cè). 2017(12)

博士論文
[1]基于蒙特卡洛神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的不平衡數(shù)據(jù)分類(lèi)研究[D]. 馮芳.蘭州大學(xué) 2019
[2]超聲無(wú)損檢測(cè)缺陷定位與稀疏信號(hào)重構(gòu)方法[D]. 吳彪.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]基于相控陣超聲成像的圓柱類(lèi)部件自動(dòng)化無(wú)損檢測(cè)理論與實(shí)踐的研究[D]. 吳海騰.浙江大學(xué) 2016
[4]超聲相控陣超分辨率成像方法研究[D]. 樊程廣.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[5]醫(yī)學(xué)超聲成像中的編碼激勵(lì)技術(shù)及其性能優(yōu)化的研究[D]. 傅娟.華南理工大學(xué) 2014
[6]超聲相控陣技術(shù)若干關(guān)鍵問(wèn)題的研究[D]. 孫芳.天津大學(xué) 2012
[7]蒙特卡洛濾波算法在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用[D]. 朱娟.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2010

碩士論文
[1]戰(zhàn)場(chǎng)偵察雷達(dá)與光學(xué)傳感器指示交接算法研究[D]. 靳玉超.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院 2019
[2]基于編碼超聲與信源標(biāo)識(shí)技術(shù)的管道缺陷檢測(cè)方法研究[D]. 劉明宇.江蘇大學(xué) 2018
[3]基于超聲信號(hào)參數(shù)估計(jì)的鋼軌傷損定位研究[D]. 姚金玲.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]基于FPGA的快速超聲全聚焦成像研究[D]. 冉超.西南交通大學(xué) 2017
[5]基于稀疏表示的管道缺陷超聲復(fù)合陣列成像研究[D]. 李迎雪.江蘇大學(xué) 2017
[6]基于相控陣超聲的管道環(huán)形焊縫分區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)[D]. 齊文帥.浙江大學(xué) 2017
[7]S30408奧氏體不銹鋼板對(duì)接焊縫相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 修日爽.大連理工大學(xué) 2016
[8]基于FPGA的合成子孔徑技術(shù)與全聚焦方法的研究[D]. 李曦.西南交通大學(xué) 2016
[9]混凝土內(nèi)部異常超聲陣列成像算法研究[D]. 王禹.南昌航空大學(xué) 2015
[10]基于全采樣數(shù)據(jù)的缺陷三維重建方法研究[D]. 王常璽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3335626