面向在役工件的便携式超声检测系统研究

发布时间：2017-10-16 05:38

  本文关键词：面向在役工件的便携式超声检测系统研究

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【摘要】：对于在役工件,超声检测是一种常用的无损检测方法。本文结合浙江省自然科学基金、浙江省科技计划以及实际应用需求,研究了一套面向在役工件的便携式超声检测系统。本文以碳纤维复合材料为实验对象,以解决在役检测的耦合问题及检测系统关键技术为目的,分别进行了超声在役检测方法的研究、便携式超声系统的整体设计、在线分析软件设计、辅助耦合装置和辅助运动检测机构设计。这些工作,不仅能够提高超声在役检测的方便性,也能提高其效率和精度。此外,本文还针对复合材料超声检测信号的处理做了深入研究,提出去噪声的新方法和缺陷识别方式,并通过实例验证了其有效性。每章的具体内容如下所列：第一章研究了便携式超声检测系统、在役超声检测和在线信号分析方法的国内外发展现状,介绍了本文研究的背景、意义以及本文的主要内容。第二章研究了在役工件的超声检测方法,从超声在役检测的应用领域、难点及要求,到复合材料缺陷的检测方法,再到超声检测基本方式的选择,最后是超声信号的分析方法研究。第三章设计了便携式超声检测系统和在线分析软件。主要包括检测系统的原理分析、整体设计、关键模块选择、自动化超声检测的方案和在线分析软件的功能模块设计。第四章为解决超声在役检测的耦合、稳定性、精度以及检测的效率问题,本章设计了两款面向在役工件的辅助检测机构——辅助耦合装置和辅助运动检测机构。第五章主要有三大部分内容,采用辅助耦合装置的超声检测实验,复合材料超声检测信号的组成和去噪声的方法研究以及缺陷位置的识别。重点研究了去噪声的方法,提出并优化了EMD加小波阈值去噪声的方法,并验证的其有效性。第六章总结全文的研究内容和创新点,并对下一步的工作做了展望。
【关键词】：在役检测 便携式超声检测系统 碳纤维复合材料 辅助耦合装置 辅助运动检测机构 小波阈值法 EMD加小波阈值联合法
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB559
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 便携式超声检测系统的研究现状12-14
• 1.2.1 便携式超声检测系统的国外研究现状12-14
• 1.2.2 便携式超声检测系统的国内研究现状14
• 1.3 超声在役检测的研究现状14-17
• 1.3.1 超声在役检测的国外研究现状15-16
• 1.3.2 超声在役检测的国内研究现状16-17
• 1.4 在线信号分析的研究现状17-18
• 1.4.1 在线信号分析的国外研究现状17-18
• 1.4.2 在线信号分析的国内研究现状18
• 1.5 本文研究的背景及意义18-20
• 1.5.1 本文研究的背景18-19
• 1.5.2 本文研究的意义19-20
• 1.6 本文研究的主要内容20-22
• 2 在役工件的超声检测方法研究22-40
• 2.1 引言22
• 2.2 在役工件的超声检测难点及要求22-24
• 2.2.1 超声在役检测的应用领域22-23
• 2.2.2 超声在役检测的难点及要求23-24
• 2.3 碳纤维复合材料的超声在役检测方法24-27
• 2.3.1 碳纤维复合材料的缺陷类型25-26
• 2.3.2 复合材料孔隙的超声在役检测方法26-27
• 2.4 在役工件超声检测基本方法的选择27-31
• 2.4.1 脉冲透射法和脉冲反射法的原理及选择27-29
• 2.4.2 从耦合的角度研究不同的检测方法29-31
• 2.5 超声信号的分析方法研究31-39
• 2.5.1 功率谱分析法31-33
• 2.5.2 短时傅里叶变换和小波变换33-36
• 2.5.3 Hilbert-Huang变换分析法36-39
• 2.6 本章小结39-40
• 3 便携式超声检测系统及在线分析软件设计40-56
• 3.1 引言40
• 3.2 便携式超声检测系统整体分析40-43
• 3.2.1 超声检测系统原理及系统组成40-41
• 3.2.2 便携式超声检测系统的模块构成41-43
• 3.3 自动化超声检测系统及辅助检测机构43-47
• 3.3.1 自动化超声检测系统的原理43-45
• 3.3.2 检测系统组成及多自由度辅助检测机构45-47
• 3.4 本文设计的便携式超声检测系统47-50
• 3.4.1 便携式超声检测系统的设计方案47-48
• 3.4.2 关键零部件的选择48-50
• 3.5 基于LABVIEW的超声在线分析软件50-54
• 3.5.1 LabVIEW及信号处理模块50-51
• 3.5.2 软件的功能及界面设计51-54
• 3.6 本章小结54-56
• 4 面向在役工件的辅助检测机构的设计56-74
• 4.1 引言56
• 4.2 设计要求与通用部分的设计56-60
• 4.2.1 设计要求56-57
• 4.2.2 辅助检测机构的材料选择57-58
• 4.2.3 液浸法的最佳距离及设计计算58-60
• 4.3 便携式辅助耦合装置的设计60-66
• 4.3.1 便携式辅助耦合装置的设计方案60-65
• 4.3.2 辅助耦合装置各方案的比较及选择65-66
• 4.4 辅助运动检测机构的设计方案66-72
• 4.4.1 辅助运动检测机构的设计原理66-68
• 4.4.2 二自由度辅助运动检测机构设计68-69
• 4.4.3 滚珠丝杠的选择和分析69-70
• 4.4.4 运动机构控制方案设计70-72
• 4.5 本章小结72-74
• 5 超声实验和超声检测信号的处理74-100
• 5.1 引言74
• 5.2 采用辅助耦合装置的超声检测实验74-79
• 5.2.1 实验设备、实验材料和实验内容74-76
• 5.2.2 辅助耦合装置的有效性实验76-77
• 5.2.3 辅助耦合装置的优越性实验77-79
• 5.3 复合材料超声检测信号的成分分析79-82
• 5.3.1 复合材料超声检测信号的组成79-80
• 5.3.2 超声信号的各个成分分析80-82
• 5.4 小波阈值去噪声方法研究及实例分析82-86
• 5.4.1 小波阈值去噪声关键参数选择82-85
• 5.4.2 小波阈值去噪声的实例分析85-86
• 5.5 EMD加小波阈值联合去噪声法及实例分析86-94
• 5.5.1 EMD去超声信号噪声的原理及缺陷86-87
• 5.5.2 EMD的端点效应和模态混叠效应87-90
• 5.5.3 优化的EMD加小波阈值联合去噪声法90-91
• 5.5.4 优化的EMD加小波阈值联合去噪声对比实例分析91-94
• 5.6 缺陷位置的识别方法研究及实例分析94-98
• 5.6.1 相对增益法确定缺点位置94-96
• 5.6.2 基于相关系数的缺陷位置识别方法96-98
• 5.7 本章小结98-100
• 6 总结与展望100-104
• 6.1 总结100-101
• 6.2 展望101-104
• 参考文献104-112

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