發(fā)布時(shí)間：2018-04-24 12:40

  本文選題：超聲導(dǎo)波 + 模態(tài)識(shí)別　； 參考：《北京交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：超聲導(dǎo)波具有傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)被測物的大范圍檢測,特別適合各種管線探傷、鋼軌探傷等檢測任務(wù)。超聲導(dǎo)波具有頻散和多模態(tài)現(xiàn)象,且多模態(tài)的識(shí)別是各類檢測任務(wù)的基礎(chǔ),需要采用陣列式換能器提取模態(tài)特征信號(hào)。本論文針對(duì)超聲導(dǎo)波的模態(tài)分析與相速度測量,研制了超聲導(dǎo)波模態(tài)識(shí)別系統(tǒng)。在綜合對(duì)比現(xiàn)有基于時(shí)域和頻域的導(dǎo)波模態(tài)識(shí)別方法后,本文采用基于2D-FFT的時(shí)空頻率估計(jì)方法進(jìn)行導(dǎo)波模態(tài)識(shí)別。具有時(shí)間-空間信息的數(shù)據(jù)矩陣經(jīng)過2D-FFT的處理,可以得到導(dǎo)波頻率與波數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,在特定頻率下,提取存在的不同波數(shù)值,根據(jù)波數(shù)-相速度公式可以計(jì)算出不同模態(tài)對(duì)應(yīng)的相速度值,與理論值對(duì)比可識(shí)別此頻率下的不同模態(tài)。本文研究了基于2D-FFT方法識(shí)別導(dǎo)波模態(tài)的算法,提出了模態(tài)識(shí)別系統(tǒng)的總體方案、線性陣列探頭的選用參數(shù)；針對(duì)陣列探頭的信號(hào)采集,重點(diǎn)介紹了基于FPGA和ARM的系統(tǒng)設(shè)計(jì);通過硬件與軟件的設(shè)計(jì)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了32通道數(shù)據(jù)的同步高速采集,并可將數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)進(jìn)行顯示、保存：論文最后開展了模態(tài)識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,以半解析有限元方法的相速度為理論值進(jìn)行結(jié)果對(duì)比,證明了該系統(tǒng)可以很好地實(shí)現(xiàn)鐵板、鋁板中的導(dǎo)波模態(tài)識(shí)別。本文完成了基于2D-FFT的超聲導(dǎo)波模態(tài)識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試的全部工作,并通過實(shí)驗(yàn)證明了系統(tǒng)有著良好的導(dǎo)波模態(tài)識(shí)別能力,為無縫鋼軌探傷、縱向應(yīng)力檢測等領(lǐng)域奠定了良好的基礎(chǔ)。
[Abstract]:Ultrasonic guided wave has the characteristics of long transmission distance, it can be used to detect the object in a wide range, especially suitable for various pipeline inspection, rail detection and other detection tasks. Ultrasonic guided wave has the phenomenon of dispersion and multi-mode, and the identification of multi-mode is the basis of all kinds of detection tasks, so it is necessary to use array transducer to extract modal characteristic signal. In this paper, the ultrasonic guided wave modal identification system is developed for ultrasonic guided wave modal analysis and phase velocity measurement. After a comprehensive comparison of the existing guided wave modal identification methods based on time domain and frequency domain, this paper uses the spatio-temporal frequency estimation method based on 2D-FFT to carry out guided wave modal identification. The data matrix with time-space information can be processed by 2D-FFT to get the corresponding relation between the guided wave frequency and the wavenumber. According to the wavenumber-phase velocity formula, the phase velocities corresponding to different modes can be calculated, and the different modes at this frequency can be identified by comparing with the theoretical values. In this paper, the algorithm of identifying guided wave mode based on 2D-FFT method is studied, and the overall scheme of modal identification system and the selection parameters of linear array probe are put forward, and the system design based on FPGA and ARM is introduced emphatically for the signal acquisition of array probe. Through the design optimization of hardware and software, the synchronous high-speed data acquisition of 32 channels is realized, and the data can be transmitted to the upper computer for display and save. Finally, the experiment verification of modal identification system is carried out. By comparing the results with the phase velocity of the semi-analytical finite element method, it is proved that the system can well realize the modal identification of guided waves in the iron plate and aluminum plate. In this paper, the design, manufacture and debugging of ultrasonic guided wave modal identification system based on 2D-FFT have been completed, and it has been proved by experiments that the system has a good capability of guided wave modal identification, which is a seamless rail flaw detection. Longitudinal stress detection and other fields have laid a good foundation.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH878.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊歡歡;秦會(huì)斌;金步平;;基于STM32的溫室遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制系統(tǒng)[J];無線電通信技術(shù);2015年05期

2 馬書義;武湛君;劉科海;王奕首;;非軸對(duì)稱多元載荷條件下管道中縱向模態(tài)導(dǎo)波激勵(lì)[J];振動(dòng)與沖擊;2015年04期

3 張杰;孟琪;;基于Altera FPGA無操作系統(tǒng)的LWIP移植[J];電子科技;2015年01期

4 楊明極;祝慶峰;李碩;;基于STM32的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)[J];測控技術(shù);2014年10期

5 陳基偉;項(xiàng)軍偉;張耀;;基于STM32F107嵌入式控制器的工業(yè)以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2013年01期

6 許西寧;余祖俊;朱力強(qiáng);;圖解法求解Lamb波頻散方程[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2012年11期

7 馬立玲;郭坤;王軍政;;液體超聲流量測量中的傳播時(shí)間精度分析[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2012年05期

8 吳斌;周偉;鄭陽;何存富;;基于波結(jié)構(gòu)的Lamb波單一模態(tài)激勵(lì)仿真[J];無損檢測;2011年07期

9 陳立萬;黃青龍;劉萬里;;基于FPGA的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

10 宋鑫;郭勇;謝興紅;;RMII模式以太網(wǎng)PHY芯片DP83848C的應(yīng)用[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2010年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 麻軍偉;劉衛(wèi)東;張衛(wèi)武;;基于IP核的水聲目標(biāo)回波模擬器PCI接口設(shè)計(jì)[A];2011'中國西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 潘曉宇;高速列車制動(dòng)盤螺栓裂紋檢測技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

2 段翔宇;基于超聲導(dǎo)波的無縫線路鋼軌溫度應(yīng)力檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];北京交通大學(xué);2014年

3 武琳;超聲導(dǎo)波在鋼軌中傳播特性的仿真方法研究[D];北京交通大學(xué);2013年

4 李毅;嵌入式串口服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2012年

5 王冰;基于STM32和FPGA的多通道多功能數(shù)據(jù)采集器[D];西南交通大學(xué);2012年

6 袁蘭;模態(tài)分析技術(shù)及其軟件的研發(fā)[D];浙江大學(xué);2012年

7 鄭容;基于FPGA的圖像采集與預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];武漢理工大學(xué);2009年

8 李燕萍;基于FPGA的連續(xù)存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];首都師范大學(xué);2007年

9 王杜;金屬薄板的超聲蘭姆波無損檢測[D];武漢科技大學(xué);2007年

10 宋志東;超聲導(dǎo)波技術(shù)在管道缺陷檢測中的研究[D];天津大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：1796642