本文關(guān)鍵詞：鋼管自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：以鋼管為代表的管材是管道的主體材料,對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和人民生活產(chǎn)生重大影響,其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行性能和使用壽命,長期以來對(duì)無損檢測(cè)技術(shù)具有強(qiáng)烈需求。而在各種無損檢測(cè)方法中,超聲無損檢測(cè)技術(shù)以其對(duì)人體安全無害、攜帶聲學(xué)信息豐富以及易于與信息技術(shù)相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn),成為鋼管質(zhì)量監(jiān)控的有效手段,并正朝相控陣超聲無損檢測(cè)方向發(fā)展。特別是相控陣超聲無損檢測(cè)技術(shù)除傳承超聲檢測(cè)共性特點(diǎn)外,還具有波束柔性合成和自適應(yīng)控制能力,能夠有效減少檢測(cè)盲區(qū),在鋼管檢測(cè)中表現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是,隨著鋼管生產(chǎn)應(yīng)用的規(guī)�；c質(zhì)量要求的嚴(yán)格化,傳統(tǒng)的手工檢測(cè)愈加難以適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展需要,業(yè)界對(duì)自動(dòng)化檢測(cè)的需求日益強(qiáng)烈�；谝陨媳尘�,本學(xué)位論文在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目"基于旋轉(zhuǎn)聲場(chǎng)的高性能自動(dòng)化在線超聲無損檢測(cè)理論與實(shí)踐研究"(NO.51175465)的資助下,提出開展鋼管自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究。在分析相關(guān)檢測(cè)理論和工藝,實(shí)現(xiàn)鋼管內(nèi)相控陣檢測(cè)聲場(chǎng)建模的基礎(chǔ)上,解決實(shí)時(shí)高分辨率超聲成像及成像結(jié)果友好表征等關(guān)鍵問題,并將機(jī)電一體化與相控陣超聲無損檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合,研發(fā)一套鋼管在線相控陣超聲成像檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,為實(shí)現(xiàn)鋼管自動(dòng)化在線超聲成像檢測(cè)奠定必要的技術(shù)基礎(chǔ)。具體研究工作包括:第一章,論述鋼管在國民經(jīng)濟(jì)和人民生活中的重要地位以及開展鋼管相控陣超聲無損檢測(cè)的重要意義,系統(tǒng)總結(jié)相控陣超聲無損檢測(cè)相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。指出當(dāng)前鋼管檢測(cè)所存在的主要問題,明確本文的研究內(nèi)容,為后續(xù)章節(jié)的研究指明方向。第二章,分析相控陣超聲波束的合成與控制原理,采用瑞麗積分法模擬液體介質(zhì)中的相控陣輻射聲場(chǎng),并介紹常見的鋼管相控陣超聲成像技術(shù)。同時(shí),提出鋼管自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)的功能目標(biāo),在此基礎(chǔ)上制定系統(tǒng)的總體方案,并規(guī)劃每個(gè)功能模塊的工作內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)形式,為后續(xù)研究工作奠定理論及技術(shù)基礎(chǔ)。第三章,開展基于離散點(diǎn)源法的相控陣聲場(chǎng)建模技術(shù)研究。在利用離散點(diǎn)源建模理論對(duì)液體介質(zhì)和雙層液固介質(zhì)中的輻射位移場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真的基礎(chǔ)上,針對(duì)鋼管自動(dòng)化相控陣超聲無損檢測(cè)應(yīng)用的特點(diǎn),完成楔塊-鋼管疊層結(jié)構(gòu)介質(zhì)內(nèi)相控陣超聲檢測(cè)聲場(chǎng)的理論計(jì)算,并分析不同換能器參數(shù)對(duì)相控陣超聲檢測(cè)聲場(chǎng)的影響,達(dá)到優(yōu)化檢測(cè)參數(shù)及實(shí)現(xiàn)聲束在鋼管感興趣區(qū)域內(nèi)聚焦的目的。第四章,開展鋼管相控陣超聲成像及其結(jié)果友好表征技術(shù)的研究。針對(duì)螺旋掃查成像的特點(diǎn)及實(shí)際螺距非均勻性的問題,在對(duì)A掃描檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)提取的基礎(chǔ)上,采用改進(jìn)型雙線性內(nèi)插法將提取后的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)重采樣,有效建立空間坐標(biāo)與檢測(cè)數(shù)據(jù)之間的定量關(guān)系,實(shí)現(xiàn)螺旋掃查方式下的鋼管相控陣超聲C成像。同時(shí),采用分區(qū)RGB顏色映射的策略,高對(duì)比度分辨率轉(zhuǎn)換成像數(shù)據(jù),達(dá)到友好表征鋼管相控陣超聲成像結(jié)果的目的。第五章,基于分布式體系結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)策略,以自主研發(fā)的多通道相控陣檢測(cè)儀為功能核心部件,在完成相關(guān)硬件和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的基礎(chǔ)上,成功研發(fā)出一套鋼管自動(dòng)化在線相控陣超聲成像檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。同時(shí),利用所研發(fā)的系統(tǒng)對(duì)無縫鋼管開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,以驗(yàn)證本文相關(guān)理論與技術(shù)的可行性和有效性。第六章,對(duì)全文的研究工作進(jìn)行總結(jié),對(duì)將來的進(jìn)一步研究進(jìn)行展望。
【關(guān)鍵詞】：鋼管質(zhì)量檢測(cè) 相控陣超聲成像 聲場(chǎng)建模 圖像友好表征
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG115.285
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 論文的研究背景及意義11-15
• 1.1.1 鋼管具有廣泛應(yīng)用,對(duì)現(xiàn)代社會(huì)影響巨大11-12
• 1.1.2 超聲無損檢測(cè)是鋼管質(zhì)量監(jiān)控的有效手段12-14
• 1.1.3 自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯14-15
• 1.2 相控陣超聲無損檢測(cè)相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)15-22
• 1.2.1 檢測(cè)理論日趨完善,檢測(cè)技術(shù)不斷豐富15-17
• 1.2.2 應(yīng)用范圍日益拓展,新的設(shè)備不斷涌現(xiàn)17-18
• 1.2.3 無損評(píng)價(jià)正在興起,超聲成像成為必然18-21
• 1.2.4 手工檢測(cè)難當(dāng)重任,自動(dòng)檢測(cè)需求強(qiáng)烈21-22
• 1.3 本文研究內(nèi)容和章節(jié)安排22-25
• 第二章 鋼管相控陣超聲成像檢測(cè)基礎(chǔ)及系統(tǒng)總體方案25-35
• 2.1 鋼管相控陣超聲成像檢測(cè)基礎(chǔ)25-31
• 2.1.1 相控陣超聲波束的合成與控制25-27
• 2.1.2 相控陣超聲換能器的輻射聲場(chǎng)27-30
• 2.1.3 鋼管的相控陣超聲成像檢測(cè)技術(shù)30-31
• 2.2 鋼管自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)總體方案31-34
• 2.2.1 功能目標(biāo)31-32
• 2.2.2 總體方案32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 鋼管相控陣檢測(cè)聲場(chǎng)的建模與優(yōu)化35-52
• 3.1 引言35-36
• 3.2 基于DPSM的聲場(chǎng)建模理論基礎(chǔ)36-46
• 3.2.1 均勻液態(tài)介質(zhì)下的聲場(chǎng)建模36-39
• 3.2.2 各向同性固體介質(zhì)中的點(diǎn)源振動(dòng)傳播39-44
• 3.2.3 液固界面處的聲場(chǎng)線性方程組44-46
• 3.3 基于DPSM的相控陣檢測(cè)聲場(chǎng)建模方法46-48
• 3.3.1 雙層介質(zhì)內(nèi)聲波聚焦法則46-47
• 3.3.2 相控陣換能器輻射聲場(chǎng)的計(jì)算47-48
• 3.4 聲場(chǎng)的數(shù)值模擬及分析48-51
• 3.4.1 水-鋼雙層介質(zhì)內(nèi)檢測(cè)聲場(chǎng)的數(shù)值模擬48-49
• 3.4.2 楔塊-鋼管疊層結(jié)構(gòu)介質(zhì)內(nèi)相控陣檢測(cè)聲場(chǎng)的模擬及分析49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 鋼管相控陣超聲成像與結(jié)果的表征52-60
• 4.1 引言52
• 4.2 相控陣超聲檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理52-55
• 4.2.1 超聲回波信號(hào)消噪53-54
• 4.2.2 缺陷幅值動(dòng)態(tài)提取54-55
• 4.3 鋼管相控陣超聲成像結(jié)果友好表征55-59
• 4.3.1 實(shí)時(shí)雙線性內(nèi)插重采樣技術(shù)56-58
• 4.3.2 分區(qū)顏色映射與歸一化處理58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 鋼管自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)60-74
• 5.1 系統(tǒng)研發(fā)60-71
• 5.1.1 硬件模塊設(shè)計(jì)60-66
• 5.1.2 軟件模塊開發(fā)66-70
• 5.1.3 系統(tǒng)集成70-71
• 5.2 實(shí)驗(yàn)研究71-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：726344