增材制造過程試件內(nèi)部易出現(xiàn)裂紋、氣孔等焊接缺陷,單一的渦流、超聲等無損檢測技術(shù)受趨膚效應(yīng)、高溫、耦合介質(zhì)等因素的影響,無法實現(xiàn)內(nèi)部缺陷的在線檢測。電磁超聲基于麥克斯韋定理,利用渦流在偏置磁場作用下在試件表面和內(nèi)部促使粒子振動來激發(fā)超聲波,對缺陷實現(xiàn)定位,使非接觸式探測和高溫高速下內(nèi)部缺陷的檢測成為可能。本文重點研究針對增材制造過程中非鐵磁性材料鈦合金和鋁合金材質(zhì)缺陷的電磁超聲檢測模型,并設(shè)計了電磁超聲檢測系統(tǒng)�；谛枨蠓治�,建立檢測過程的理論模型,確定檢測波形和檢測方法;基于理論模型,設(shè)計電磁超聲檢測系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計;基于理論模型和系統(tǒng),進(jìn)行電磁超聲換能器探頭設(shè)計和仿真,并建立對應(yīng)的聲波仿真模型�；诜抡�,確立硬件電路設(shè)計參數(shù),如功率、電壓等;對系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行模塊劃分,計算對應(yīng)材質(zhì)的檢測中心頻率、系統(tǒng)增益,并對主控系統(tǒng)和高功率脈沖模塊進(jìn)行設(shè)計�；趯�(yīng)材質(zhì)頻散系數(shù),確定回波信號帶寬、采樣頻率和傳輸速率,進(jìn)行芯片選型、多級濾波模塊和數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計。詳細(xì)設(shè)計了基于“MUC-CPLD”雙控系統(tǒng)的工作模式和固件系統(tǒng),利用有限狀態(tài)機工作轉(zhuǎn)換的方式滿足參數(shù)配置、用戶控制、信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

EMAT曲折線圈方向選擇實驗

整的 EMAT 控制系統(tǒng)方程，后續(xù)結(jié)合了解析法驗證了聲場建模的準(zhǔn)確性[10,11]。幾乎在同一熱潮下，Thompson 開始研究不同材質(zhì)在基于洛倫茲力和磁致伸縮力兩種力作用下的換能效率以及兩種力隨著磁場變化過程而產(chǎn)生的效應(yīng)，后續(xù)又研究了有關(guān)磁化力的影響。到了九十年代，R.Ludwig 等研究人員在前人的工作基礎(chǔ)上，對換能器加入接收過程描述，首次建立起一個囊括發(fā)射、接收為一體的完成的 EMAT 模型[12]。Kaltenbacher 等研究人員在此基礎(chǔ)上首次完成 EMAT 系統(tǒng)的整體的過程仿真，為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。隨著研究領(lǐng)域的逐漸拓寬，電磁超聲技術(shù)也從理論研究和系統(tǒng)設(shè)計逐步細(xì)化到單一領(lǐng)域的研究。英國曼徹斯特大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院深入研究EMAT 曲折線圈方向選擇的問題[13]，如下圖 1-1 所示，在表面波傳播路徑和模態(tài)分析方面取得很大進(jìn)展。英國布魯內(nèi)爾大學(xué)創(chuàng)新中心利用電磁超聲技術(shù)對不銹鋼試樣中的不變特征提取進(jìn)行裂紋表征[14]，如下圖 1-2 所示，通過設(shè)計陣列式換能器，對缺陷裂紋進(jìn)行提取得到耦合模型，建立了不銹鋼裂紋缺陷與電磁超聲波的耦合關(guān)系，為鐵磁性材質(zhì)缺陷研究提供依據(jù)。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 茲力和磁致伸縮力兩種換能機理下電磁超聲系統(tǒng)的開發(fā)，并建理論模型，為后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)。天津大學(xué)精密儀器實對微小缺陷模態(tài)化識別進(jìn)行聲場模型仿真分析，通過仿真分析型和對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，為缺陷與波形耦合關(guān)系建立提供仿真基礎(chǔ)方面，國內(nèi)外也出現(xiàn)了很多電磁超聲檢測的工業(yè)產(chǎn)品。其中最I(lǐng)TEC 研發(fā)的服務(wù)于電磁超聲系統(tǒng)的高功率脈沖發(fā)生器 RPR-4、高能門控放大器 GA2500A 和寬帶射頻接收器 BR640A 以及阻 等，如下圖 1-3 所示。RITEC 公司研發(fā)的 RPR-4000 是 EMAT 達(dá) 8kw，寬帶接收增益可達(dá) 100dB，發(fā)射頻段和接收頻段均帶寬和功率級上能夠?qū)崿F(xiàn)高功率脈沖的發(fā)射，并且提供了數(shù)據(jù)收根據(jù)檢測需求，設(shè)計專用換能器探頭和對應(yīng)上位機操作系統(tǒng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]面向鋼軌軌底缺陷檢測的電磁超聲換能器研究[D]. 蘇日亮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]基于數(shù)值模擬的模具設(shè)計與等離子熔積過程研究[D]. 鄭重.華中科技大學(xué) 2011
[4]超聲陣列層析成像檢測方法研究[D]. 王浩全.中北大學(xué) 2011
[5]用于鋁板檢測的電磁超聲導(dǎo)波換能器優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究[D]. 康磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[6]復(fù)雜件等離子熔積成形過程有限元及無網(wǎng)格法模擬[D]. 吳圣川.華中科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]多頻率脈沖探地雷達(dá)系統(tǒng)研究[D]. 唐軍誼.華中科技大學(xué) 2016
[2]電磁超聲系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 楊勝.電子科技大學(xué) 2015
[3]渦流與電磁超聲復(fù)合無損檢測技術(shù)研究[D]. 唐華溢.浙江大學(xué) 2014
[4]用于列車輪對在線探傷的電磁超聲發(fā)射系統(tǒng)研究[D]. 趙昌鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]電磁超聲無損檢測技術(shù)的研究與實驗[D]. 高潮.天津大學(xué) 2010



本文編號：3229882