本文關鍵詞：基于虛擬儀器的超聲成像軟件設計及其在扁鋼檢測中的應用研究

  更多相關文章： 彈簧扁鋼 缺陷 超聲波傳播特性 C掃描 焦柱 三維成像 分層C掃描

【摘要】：彈簧扁鋼是利用鋼在淬火和回火狀態(tài)下所具有的良好彈性而專門用于制造彈性元件的鋼。彈簧扁鋼是重要的工業(yè)用鋼,廣泛應用于航空、鐵道車輛、汽車、摩托車等運輸工具和其它工業(yè)產(chǎn)品上。彈簧扁鋼在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生缺陷,如非金屬夾雜物、裂紋、脫碳、組織結構不均勻等缺陷,這些缺陷對扁鋼的疲勞性能影響很大。然而,目前對彈簧鋼的無損檢測方法還不成熟,主要采用破壞性的疲勞試驗、金相試驗和電解法對彈簧扁鋼進行抽樣檢測,這些方法是破壞性的檢測方法,其檢測周期長、成本高、無法實現(xiàn)現(xiàn)場檢測;且只能對少量產(chǎn)品的某個部位或某個切面進行檢測,不能反映整塊扁鋼內(nèi)部缺陷及組織結構分布情況。超聲波傳播特性有幅度、速度和衰減系數(shù),本研究提出采用超聲水浸C掃描檢測方法并結合超聲波傳播特征對彈簧扁鋼進行特征成像檢測。該檢測方法是無損檢測,檢測周期短、成本低,適合現(xiàn)場檢測,且能實現(xiàn)對產(chǎn)品進行100%檢測,成像結果能直觀的反映整塊扁鋼內(nèi)部缺陷及組織結構分布情況,為綜合評價彈簧扁鋼的質(zhì)量提供了重要手段。然而,常用的商用超聲無損檢測設備一般只具有B掃和C掃成像功能,且大多是基于波形幅度的成像功能,這對于超聲波傳播特性的表達能力具有較大局限性。為了實現(xiàn)多種超聲波傳播特性的成像,更好的實現(xiàn)對彈簧扁鋼進行綜合超聲成像檢測,本研究采用虛擬儀器技術的模塊化構建方式,設計了適用于彈簧扁鋼組織結構與缺陷無損檢測的成像分析軟件,基于該軟件開展了彈簧扁鋼無損檢測方法研究,主要研究內(nèi)容包括:(1)基于超聲傳播特征參數(shù)的成像軟件設計本研究開發(fā)了針對于彈簧扁鋼內(nèi)部缺陷及組織結構檢測的超聲特征成像軟件,軟件利用了超聲波傳播特性,如:幅度、速度、衰減系數(shù),可實現(xiàn)B/C掃描成像、聲速成像、衰減系數(shù)成像。基于幅度的C掃描成像可分析扁鋼內(nèi)部缺陷在掃描平面的分布情況并可測量缺陷尺寸,聲速成像和衰減系數(shù)成像可得出扁鋼內(nèi)部組織結構均勻分布情況。(2)彈簧扁鋼超聲特征成像方法研究基于幅值C掃描成像檢測的試驗中,通過分析聲束焦柱的直徑對檢測結果的影響,確定了C掃描圖像中的缺陷邊界,按缺陷直徑方向幅度衰減至最高幅度的0.73倍確定缺陷邊界(“紅—藍”邊界)可準確測量缺陷尺寸。通過幅值C掃描成像檢測方法對彈簧扁鋼進行檢測,試驗結果表明,本研究設計的幅值成像軟件可以直觀的給出彈簧扁鋼內(nèi)部缺陷的分布,并且按“紅—藍”邊界的測量方法可準確測量缺陷尺寸。通過聲速和衰減系數(shù)成像檢測方法對彈簧扁鋼進行檢測,試驗結果表明,本研究設計的聲速和衰減系數(shù)成像軟件直觀的給出扁鋼內(nèi)部組織結構不均勻分布情況。(3)三維成像軟件設計及檢測方法研究本研究開發(fā)了針對于彈簧扁鋼內(nèi)部缺陷檢測的三維成像軟件,該軟件能夠對多層C掃描數(shù)據(jù)進行重構,獲得檢測對象的三維內(nèi)部結構圖。在彈簧扁鋼的三維成像的試驗方法研究中,通過分析聲束焦柱高度對檢測結果的影響,確定了按聲波幅度下降至最高幅度的90%測量的焦柱高度(5.9 mm)作為分層C掃描的掃描間隔。采用該掃描間隔對厚度為16mm的試樣進行三次不同聚焦深度的C掃描檢測,即可達到全厚度檢測的目的,并利用本研究設計的三維成像軟件對多層C掃描數(shù)據(jù)進行重構實現(xiàn)三維成像。試驗結果表明,采用分層C掃描檢測方法實現(xiàn)彈簧扁鋼的全厚度檢測,三維成像軟件所得的三維內(nèi)部結構圖能夠直觀顯示缺陷的三維空間分布。
【關鍵詞】：彈簧扁鋼 缺陷 超聲波傳播特性 C掃描 焦柱 三維成像 分層C掃描
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG115.285
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 彈簧扁鋼無損檢測技術現(xiàn)狀11-16
• 1.1.1 彈簧扁鋼概述11-13
• 1.1.2 缺陷的類型及特點13-14
• 1.1.3 無損檢測技術現(xiàn)狀14-16
• 1.2 基于虛擬儀器技術構建超聲檢測系統(tǒng)16-19
• 1.2.1 虛擬儀器的概念及優(yōu)勢16-17
• 1.2.2 采用虛擬儀器技術構建超聲檢測系統(tǒng)17-18
• 1.2.3 自主設計分析軟件的優(yōu)勢18-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術路線19-21
• 1.3.1 研究內(nèi)容19
• 1.3.2 技術路線19-21
• 第2章 超聲成像技術在扁鋼檢測中的應用21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 超聲成像技術原理21-22
• 2.3 彈簧扁鋼及其應用22-24
• 2.4 彈簧扁鋼常見缺陷及檢測方法24-28
• 2.4.1 彈簧扁鋼常見缺陷及其形成原因24-27
• 2.4.2 彈簧扁鋼常用的檢測方法27-28
• 2.5 小結28-29
• 第3章 實驗系統(tǒng)搭建及試驗方法29-34
• 3.1 實驗系統(tǒng)搭建29-31
• 3.2 試樣制備31-32
• 3.3 試驗方法32-33
• 3.4 小結33-34
• 第4章 彈簧扁鋼二維特征成像軟件設計及應用34-50
• 4.1 引言34
• 4.2 超聲傳播特征參數(shù)34-36
• 4.3 編程思路36-37
• 4.4 基于幅度的C掃描成像軟件的設計及應用37-42
• 4.4.1 幅值成像軟件的設計38-40
• 4.4.2 焦柱直徑對檢測結果的影響分析40-41
• 4.4.3 扁鋼內(nèi)部缺陷的C掃描成像41-42
• 4.5 聲速、聲衰減系數(shù)成像軟件的設計及應用42-48
• 4.5.1 聲速、聲衰減系數(shù)成像軟件的設計43-47
• 4.5.2 基于聲速和聲衰減的超聲特征成像47-48
• 4.6 本章小結48-50
• 第5章 彈簧扁鋼三維層析成像軟件設計及應用50-64
• 5.1 引言50
• 5.2 三維成像概述50-51
• 5.3 編程思路51-53
• 5.3.1 三維成像的層析數(shù)據(jù)采集方法51-52
• 5.3.2 編程方法52-53
• 5.4 三維層析成像軟件的設計53-55
• 5.5 彈簧扁鋼層析成像方法研究55-59
• 5.5.1 焦柱高度測量56-57
• 5.5.2 層析間隔分析與設置57-59
• 5.6 彈簧扁鋼的三維層析成像檢測59-62
• 5.6.1 對比試塊的三維層析成像檢測59-60
• 5.6.2 待測試樣的三維層析成像檢測60-62
• 5.7 本章小結62-64
• 第6章 結論64-66
• 參考文獻66-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文和參加科研情況69-70
• 致謝70-71

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