超聲相控陣技術(shù)作為現(xiàn)今無損檢測(cè)中研究的熱點(diǎn),針對(duì)相控陣超聲的聲場(chǎng)研究和成像研究,是推廣相控陣技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)。Q235鋼作為最常見的結(jié)構(gòu)鋼,因其較好的韌性、強(qiáng)度和良好的焊接性,被廣泛應(yīng)用于建筑工程、大型鐵路橋梁、壓力容器制造等領(lǐng)域。因此,對(duì)于Q235鋼的檢測(cè)研究十分必要的。本文基于相控陣基本原理,以30mm厚的Q235鋼板為研究對(duì)象,通過超聲相控陣有限元仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,對(duì)不同深度的孔缺陷和焊縫缺陷,進(jìn)行聲場(chǎng)和信號(hào)分析;同時(shí)以30mm厚的Q235鋼板作為檢測(cè)對(duì)象對(duì)全聚焦成像算法進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:（1）基于相控陣基本原理和瑞利積分法,建立相控陣多線源聲束疊加模型,通過分析相控陣聚焦聲場(chǎng)特性,對(duì)相控陣檢測(cè)模型的陣元寬度、間距等探頭參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;應(yīng)用優(yōu)化后的探頭參數(shù)對(duì)簡(jiǎn)化的B型掃描試塊進(jìn)行有限元建模,實(shí)現(xiàn)了相控陣檢測(cè)過程中的聲場(chǎng)可視化;通過實(shí)驗(yàn)對(duì)有限元模型進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的缺陷定位誤差與模擬誤差為2.26%,驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。（2）基于有限元模型,對(duì)Q235結(jié)構(gòu)鋼中的不同深度的孔缺陷和焊縫缺陷進(jìn)行聲場(chǎng)特性分析,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)對(duì)于近場(chǎng)區(qū)的... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３?Ｏｌｙｍｐｕｓ研發(fā)的便攜式超聲相控陣檢測(cè)儀??

圖２．２超聲相控陣一維陣列模型??ｉｇ．２．２?Ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｌｉｎｅａｒ?ａｒｒａｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?Ｐｈａｓｅｄ?Ａｒｒａｙ?Ｕｌｔｒａｓｏｕｎ頭的偏轉(zhuǎn)與聚焦??探頭中的每個(gè)陣元都是獨(dú)立可編程，因此可以通過電腦不同的延時(shí)規(guī)則進(jìn)行激勵(lì)，得到的合成波束也不同。如

第１２頁??華東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文??可以實(shí)現(xiàn)各陣元產(chǎn)生的超聲波在介質(zhì)中的某一點(diǎn)進(jìn)行聚焦，如圖２．３（ｂ）所示。???１?＼?丄＾￣￣Ｉ?，??３＾?１?＼?——＼?：（［??瀟?＼?Ｃ??（ａ）聲束偏轉(zhuǎn)?（ｂ）聲束聚焦??圖２．３超聲相控陣聲束偏轉(zhuǎn)、聚焦示意圖??Ｆｉｇ．２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｐｈａｓｅｄ?ａｒｒａｙ?ｂｅａｍ?ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ??２．３聲場(chǎng)基本理論??２．３．１波動(dòng)方程??波動(dòng)方程是研究相控陣聲場(chǎng)特性最基本的原理和方程。根據(jù)彈性系數(shù)不同，固體可??分為各向同性和各向異性。當(dāng)檢測(cè)的對(duì)象為金屬時(shí)，其大部分的材質(zhì)為均勻材質(zhì)，各點(diǎn)??的聲速和密度相同，可當(dāng)作均勻體，本文研宄的材料為Ｑ２３５鋼，就不討論非均勻體了。??在均勻固體介質(zhì)中，其波動(dòng)方程為??（＾?＋?２／ｙ）ＶＶＭ－／／ＶｘＶｘｗ?＝?ｐ—－?（２－４）??８ｔ??式中，ａ、／／為拉梅常數(shù)；》表示質(zhì)點(diǎn)位移；ｐ表示物體密度。??２．３．２換能器的福射聲場(chǎng)??相控陣探頭中，每個(gè)矩形陣元均可看作是為單獨(dú)的面聲源，它是由無限多個(gè)小面元??ｄＳ組成。可將每個(gè)小面元近似看作是鑲嵌在無限大障板上的活塞振動(dòng)聲源�；诨莞�??斯原理

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]超聲相控陣聲場(chǎng)仿真及控制方法研究[D]. 黃智剛.南昌航空大學(xué) 2018
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[3]金屬結(jié)構(gòu)焊縫超聲波相控陣檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 程勝金.華北水利水電大學(xué) 2018
[4]超聲相控陣檢測(cè)成像系統(tǒng)研發(fā)[D]. 宮政.南京航空航天大學(xué) 2018
[5]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
[6]捷變模式下基于穩(wěn)定統(tǒng)計(jì)的超聲波測(cè)距算法研究[D]. 洪標(biāo).浙江工商大學(xué) 2014
[7]厚壁CCASS管道相控陣超聲檢測(cè)聚焦特性研究[D]. 瞿寧.大連理工大學(xué) 2013
[8]基于FFT超聲波傳輸時(shí)間高精度測(cè)量的研究[D]. 方漢方.西華大學(xué) 2012



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