在飛機發(fā)動機主軸、微型電路板等精密儀器以及重要零器件等制造和使用上,材料表面微裂紋的產(chǎn)生和生長很大程度上直接影響材料的特性和產(chǎn)品的最終性能。在此,本文基于K-wave建立激光超聲金屬鋁板表面缺陷檢測模型,研究激勵源激發(fā)的表面波與表面缺陷的相互作用過程,進而對采集到的信號進行各種分析方法的處理,提取缺陷深度與超聲敏感特征的定量關(guān)系。本文結(jié)合超聲波控制方程、k-space算法等來詳細闡述金屬材料表面缺陷建模流程,建立激勵源激發(fā)超聲波模型,分析了激光點源不同半徑、線源不同寬度、線源陣列數(shù)目對激發(fā)超聲表面波的波形特征,并進行對比分析;對不同缺陷深度的反射波與透射波信號進行時域和頻域分析;研究了超聲波與缺陷凹槽邊界相互作用后產(chǎn)生的振蕩信號機理及缺陷尺寸對振蕩信號傳播特性的影響。針對金屬鋁板表面缺陷的信噪比低引起的特征提取困難等問題,本文采用EMD算法、小波閾值(硬閾值、軟閾值、半軟閾值)法對仿真采集到的反射回波進行降噪預(yù)處理,根據(jù)信噪比(SNR)與均方根誤差(RMSE)對這幾種方法的去噪性能進行評價。結(jié)果表明,小波半軟閾值去噪方法獲得了較高的信噪比和最小的均方根誤差,從而達到了最佳的降噪效果。將...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)
        1.2.1 激光超聲缺陷檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 激光超聲數(shù)值分析方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 激光超聲特征信號分析研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 激光超聲激勵源對表面缺陷檢測的影響分析
    2.1 鋁板表面缺陷模型的建立及參數(shù)設(shè)置
    2.2 單脈沖點源激發(fā)超聲表面波的波形特征
    2.3 激光線源激發(fā)超聲表面波的波形特征
        2.3.1 線源寬度對激發(fā)表面波的影響
        2.3.2 線源陣列數(shù)目對激發(fā)表面波的影響
    2.4 不同激勵源激發(fā)超聲波信號特征對比
    2.5 本章小結(jié)
3 表面波與缺陷多維尺寸相互作用分析
    3.1 不同探測位置處的表面波特性
    3.2 表面缺陷深度變化時表面波信號特征分析
        3.2.1 反射波時頻域特征
        3.2.2 透射波時頻域特征
    3.3 凹槽缺陷邊界引起的振蕩信號分析
        3.3.1 缺陷凹槽邊界引起的振蕩信號產(chǎn)生機理
        3.3.2 不同缺陷深度振蕩信號的傳播特性
        3.3.3 不同缺陷寬度振蕩信號的傳播特性
    3.4 本章小結(jié)
4 基于EMD和小波閾值的缺陷信號降噪分析
    4.1 激光超聲信號的EMD去噪
    4.2 激光超聲信號的小波閾值去噪
        4.2.1 小波閾值去噪原理
        4.2.2 小波閾值函數(shù)
    4.3 SNR與 RMSE對超聲信號降噪效果評價
        4.3.1 仿真模擬信號結(jié)果
        4.3.2 實驗數(shù)據(jù)結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 基于閾值頻率的缺陷深度量化表征研究
    5.1 小波變換理論
    5.2 閾值頻率分析原理
    5.3 反射波與透射波信號的小波分析
        5.3.1 小波基的選取
        5.3.2 頻譜能量分析
        5.3.3 閾值頻率與缺陷深度的擬合
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝



本文編號：3765672