發(fā)布時間：2017-09-09 09:49

  本文關(guān)鍵詞：基于Snell定律超聲波CT的混凝土無損檢測方法研究及其應(yīng)用軟件開發(fā)

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【摘要】：混凝土是建筑工程中最主要的結(jié)構(gòu)材料,在施工過程中,由于施工等諸多不確定因素會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)各種缺陷�；炷两Y(jié)構(gòu)遭到破壞就會影響到整個工程的安全,因此,對混凝土內(nèi)部的缺陷進(jìn)行無損檢測變得越來越重要。超聲波層析成像技術(shù)具有分辨率高、圖像清晰、可靠性好的優(yōu)點,而且能較準(zhǔn)確地判斷混凝土內(nèi)部缺陷的大小及其位置,是一種重要的混凝土檢測方法。本文將基于Snell定律的射線追蹤方法引入到層析成像中,研究其對混凝土的檢測效果以及影響成像的主要因素,并開發(fā)了相應(yīng)的工程應(yīng)用軟件。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)建立了低速、高速、混合速度異常的混凝土矩形模型(0.4m?0.5m),分析并比較了基于Snell定律的層析成像的效果。通過建立前述三種模型,分析各個模型的直線追蹤、一次射線追蹤、二次射線追蹤的路徑情況、ART反演情況和速度均方相對誤差情況。結(jié)果表明:直射線追蹤的層析成像的效果不如一次和二次射線追蹤,一次和二次射線追蹤的路徑可以基本看出缺陷的位置所在,而且二次射線追蹤的路徑?jīng)]有發(fā)生較大的突變,平滑過渡,它的速度均方相對誤差最小,反演圖的輪廓較為清晰,與理論模型較為吻合,運(yùn)用這種算法有效地提高了成像的精度。(2)分析了影響基于Snell定律的超聲波成像的主要因素。以低速異常的混凝土模型為例,分析了網(wǎng)格剖分、射線追蹤方式、測線分布密度、缺陷波速對CT成像的影響。結(jié)果表明:當(dāng)采用左右單向檢測方式時,在正演劃分的水平和豎直網(wǎng)格數(shù)相等的情況下,最合適的反演的網(wǎng)格數(shù)應(yīng)選擇:290/正演網(wǎng)格數(shù),合適的網(wǎng)格對提高CT成像的精度有很大的幫助;二次射線追蹤成像的效果比直線和一次射線追蹤要好;測線分布越密集,成像的效果越好;缺陷速度越接近背景模型速度,偽影干擾越小,誤差越小,成像的效果越好。(3)開發(fā)了基于Snell定律的超聲波層析成像軟件,并應(yīng)用在實際工程案例中。在LabVIEW平臺開發(fā)層析成像軟件,包括聲時讀取、顯示射線路徑、反演重建的設(shè)計,正演方法有直線、一次射線、二次射線追蹤,射線路徑以二維圖顯示,并能導(dǎo)出修正的聲時數(shù)據(jù),反演方法有BPT、ART、SIRT算法,成像圖以速度分布圖顯示,并能保存每一網(wǎng)格單元的速度。采用本課題組研制的TH-504型基樁質(zhì)量聲波CT儀對混凝土灌注樁進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集,然后用開發(fā)的軟件進(jìn)行分析,結(jié)果表明:采用基于Snell定律的超聲波層析成像方法檢測混凝土灌注樁是可靠的。通過本文的研究,可以為超聲波檢測混凝土內(nèi)部缺陷提供重要依據(jù),對于實際的工程檢測有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：混凝土 超聲波層析成像 Snell定律 網(wǎng)格劃分
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528.07
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 引言9-11
• 1.1.1 混凝土無損檢測技術(shù)概述9-10
• 1.1.2 超聲波CT成像技術(shù)檢測混凝土的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 超聲波層析成像的基本理論11-15
• 1.2.1 射線追蹤正演方法綜述11-13
• 1.2.2 層析成像反演方法概述13-15
• 1.3 超聲波CT成像存在的主要問題15-16
• 1.4 本文研究依據(jù)與主要內(nèi)容16-17
• 第2章 基于Snell定律的超聲波層析成像的效果分析17-32
• 2.1 基于Snell定律的射線追蹤的基本理論17-21
• 2.1.1 基于Snell定律的射線追蹤的原理17-18
• 2.1.2 基于Snell定律的射線追蹤的方法18-20
• 2.1.3 利用對分法求解中間折射點的位置20-21
• 2.2 基于Snell定律的射線追蹤的效果分析21-22
• 2.3 算例模型層析成像的效果分析22-31
• 2.3.1 低速異常模型的層析成像效果分析23-26
• 2.3.2 高速異常模型的層析成像效果分析26-28
• 2.3.3 混合速度異常模型的層析成像效果分析28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于Snell定律的超聲波層析成像的主要影響因素32-44
• 3.1 網(wǎng)格剖分對CT成像的影響32-36
• 3.1.1 不同網(wǎng)格劃分對CT成像的影響32-33
• 3.1.2 最合適網(wǎng)格的劃分33-36
• 3.2 射線追蹤方式對CT成像的影響36-38
• 3.3 測線分布密度對CT成像的影響38-40
• 3.4 缺陷波速對CT成像的影響40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第4章 基于Snell定律的超聲波CT成像軟件的開發(fā)及工程應(yīng)用44-60
• 4.1 LabVIEW開發(fā)平臺簡介44
• 4.2 超聲波層析成像軟件開發(fā)的主要思路44-46
• 4.3 基于Snell定律的超聲波層析成像軟件的設(shè)計46-53
• 4.3.1 設(shè)計軟件的主界面46
• 4.3.2 讀取聲時的設(shè)計46-49
• 4.3.3 基于Snell定律的射線追蹤程序的設(shè)計49-52
• 4.3.4 反演重建的設(shè)計52-53
• 4.4 工程案例測試分析53-58
• 4.4.1 聲波CT儀介紹54-55
• 4.4.2 現(xiàn)場測試過程55-56
• 4.4.3 測試結(jié)果分析56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第5章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 個人簡歷、攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

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1 唐修生,王五平,方t，

本文編號：819749