超聲檢測(cè)及金屬材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展也對(duì)其產(chǎn)生了新的技術(shù)要求,需要了解金屬材料缺陷的大小及形狀分布、要求探測(cè)缺陷尺寸越來(lái)越細(xì)微等。利用缺陷金屬材料反射及散射的超聲波特征,并提取其中有測(cè)量意義的特征來(lái)推斷缺陷的大小形狀位置等參數(shù)一直是金屬超聲檢測(cè)技術(shù)的核心研究問(wèn)題。本論文采用時(shí)域有限差分（FDTD）方法模擬不同缺陷情況的鋁-水結(jié)構(gòu),系統(tǒng)提取分析了超聲回波特征,并研究了這些特征與缺陷的量化關(guān)系。論文主要對(duì)缺陷由兩個(gè)亞波長(zhǎng)散射體組成的鋁-水結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。論文對(duì)超聲波在不同散射體直徑、間距以及角度的缺陷結(jié)構(gòu)中的傳播進(jìn)行了仿真計(jì)算,發(fā)現(xiàn)不同的缺陷結(jié)構(gòu)其超聲回波波形也不相同,論文定義了歸一化波谷幅值（AOT）及歸一化波峰幅值（AOC）來(lái)量化不同微缺陷結(jié)構(gòu)的超聲特征。研究結(jié)果表明,歸一化幅值與散射體直徑成正相關(guān)。而兩散射體間距的增加會(huì)令兩種歸一化幅值出現(xiàn)不同的改變趨勢(shì),論文研究了反射回波AOT值及AOC值和散射體間距及散射體直徑的關(guān)系,這可以用于在超聲檢測(cè)中判斷散射體直徑及位置參數(shù)。兩散射體角度的改變也會(huì)令反射回波發(fā)生明顯的改變,論文發(fā)現(xiàn)兩散射體呈不同角度時(shí)反射回波表現(xiàn)出不同的波... 

【文章來(lái)源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１微小立方體內(nèi)的應(yīng)力分布圖??？＝（又＋?＋也＋？）＇??

金屬微缺陷結(jié)構(gòu)的超聲特征提取方法研宄??第三章微結(jié)構(gòu)中散射體直徑和排列方式??對(duì)超聲波傳播特性的研究??本章首先研宄單個(gè)散射體時(shí)的超聲傳播特性，處理分析單個(gè)散射體時(shí)的超聲特??征。之后研宄兩個(gè)散射體時(shí)的超聲傳播特性，與單個(gè)散射體的超聲特征進(jìn)行分析比較，??并依次改變散射體尺寸、排列方式等，研究不同散射體尺寸、排列方式與超聲特征的??量化關(guān)系，得到可以用于判斷散射體參數(shù)的超聲特征提取方法。??本文主要對(duì)二維鋁－水結(jié)構(gòu)進(jìn)行研宂，即以鋁作為基質(zhì)材料，而以水構(gòu)成散射體，??仿真計(jì)算結(jié)構(gòu)如圖３．１所示。仿真采用邊長(zhǎng)為５０ｍｍ的正方形鋁板，根據(jù)第二章中所??述ＦＤＴＤ中解的穩(wěn)定性條件，為保證計(jì)算結(jié)果的收斂性，選取空間步長(zhǎng)為０．０２ｍｍ，??時(shí)間步長(zhǎng)則為２．２２ｎｓ。以鋁板中心為原點(diǎn)構(gòu)建二維笛卡爾坐標(biāo)系，選取入射聲源為長(zhǎng)??度為８ｍｍ的線性條狀聲源，聲源中心位于ｘ軸與鋁板左側(cè)邊界的交點(diǎn)。而反射接收??器同樣位于ｘ軸上，距離聲源中心１．６ｍｍ。而透射接收器則位于ｘ軸與鋁板右側(cè)邊界??的交點(diǎn)，兩接收器分別占據(jù)一個(gè)網(wǎng)格。仿真時(shí)，由于材質(zhì)中聲速與溫度有關(guān)，因此設(shè)??定仿真溫度為２５°Ｃ，那么此時(shí)，基質(zhì)材料鋁及散射體材料水中的聲速分別為６３２５?ｍ／ｓ??和１５００ｍ／ｓ［７９］。那么當(dāng)入射聲波頻率為１ＭＨｚ時(shí)，鋁板中波長(zhǎng)即為６．３２５ｍｍ。數(shù)值??仿真時(shí)，在鋁板外圍設(shè)置完全匹配層，為令吸波特性達(dá)到最佳，其厚度設(shè)置為波長(zhǎng)的??兩倍［８°，８丨］。??允全匹配??反射接■?（■鋁板??？?Ｉ?，?ｉ?Ｉ??■．．．．．．．：．．．．．．．．土：、．．．．．．．．．．？．．．．．．．．．．．．．．．｜?透射接??聲源一ｐ?ｉ?＾?收器??

第三章微結(jié)構(gòu)中散射體直徑和排列方式對(duì)超聲波傳播特性的研究?金屬微缺陷結(jié)構(gòu)的超聲特征提取方法研究??？＜－一―??中心散射體??圖３．３鋁板中微結(jié)構(gòu)示意圖??圖３．４是計(jì)算過(guò)程３０％時(shí)單個(gè)散射體取不同直徑時(shí)的聲壓分布圖。圖中藍(lán)色區(qū)域??的聲壓值小于紅色區(qū)域，亮藍(lán)色區(qū)域的聲壓值小于深藍(lán)色區(qū)域。圖（ａ）為鋁板中沒(méi)??有缺陷的對(duì)照組。發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同尺寸的單個(gè)散射體結(jié)構(gòu)，聲壓能量都主要集中在散射??體中。當(dāng)中心散射體直徑很小時(shí)，得到的聲壓圖與沒(méi)有散射體時(shí)的Ｒｅｆ聲壓圖幾乎沒(méi)??有差別。隨著散射體直徑的增加，散射體蘊(yùn)含的聲壓能量增加，同時(shí)散射體周?chē)y??更加明顯，即能量值也隨之增加。??＿?＿?＿??ＩＨ１??（ｂ）ｄ?＝?０．１Ａ?（ｅ）ｄ?＝?０ＡＡ?（ｈ）ｄ?＝?０．７Ａ??■?Ｂ＿??（ｃ）ｄ?＝?０．２Ａ?（ｆ）ｄ＝０．５Ａ?（ｉ）ｄ?＝?０．８Ａ??圖３．４?時(shí)，不同直徑散射體聲壓分布圖??２２??

【參考文獻(xiàn)】：
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