超声相控阵探伤系统数据后处理方法研究
发布时间：2020-12-04 11:41
保障工业生产的安全性是现代工业稳步发展的基础,超声无损探伤作为应用最为广泛的一项无损检测技术,在工业安全领域扮演着重要角色。超声成像方法是影响超声探伤系统对缺陷检测效果的一个重要因素,本论文针对应用于相控阵探伤系统中的数据后处理成像方法进行研究,对算法进行建模与仿真,分析算法的成像效果并在16×64超声探伤系统上对算法成像效果进行测试。本论文的主要工作包括以下几个方面:首先,对超声探伤的基础理论进行研究,包括超声波的声场理论、超声探伤系统对缺陷进行检测与定位的原理;探讨了影响超声探伤系统对缺陷检测效果的横向分辨率以及纵向分辨率;同时对传统的超声成像算法与基于数据后处理技术的成像算法的原理进行研究,对比并分析了基于数据后处理技术的成像算法与传统算法的区别以及优缺点。其次,依据数据后处理成像算法的原理,对合成孔径、多阵元合成孔径、全矩阵-全聚焦、多阵元全聚焦、合成发射孔径等五种采用数据后处理成像技术的算法进行建模,并采用基于MATLAB的Field II声场仿真工具包采集仿真原始数据并依据算法模型对原始数据进行处理,获得了以上五种算法的仿真成像结果。对以上五种算法的合成波束进行仿真,结合仿...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声波的频率分布图
[42]；散射波和折射波的应用则比较少见。当待测工件中存在缺陷时产生反射回波的示意图如图2-4所示：图2-4 工件中存在缺陷时的反射回波一个典型的利用反射波进行缺陷检测与定位的超声探伤系统的简易框图如图2-5所示。在进行缺陷检测时，首先由数字控制系统控制高压脉冲发射电路激发超声换能器压电阵元产生发射声波；发射的超声声波在工件中以声速C进行传播，经过声程1l后遇到缺陷P，产生反向传播的超声回波脉冲；反射回波再次经过声程 后被超声探头所接收到。回波信号经由探头转换成微弱电压信号并经过信号调理接收电路调节成适合与ADC进行采样的模拟信号。由ADC采样电路对处理后的回波电压信号进行模数转换，并将所得数字信号交由数字控制系统处理。设数字控制系统对数字信号进行处理，并确定接收到缺陷回波的时间为T，则可计算出缺陷P距离探头的相对位置为 =T/2C;即系统可通过接收到反射回波的时刻T以及声波在工件中的声速，确定在工件中在距离探头深度为 的位置处有一个缺陷
示意图如图2-4所示：图2-4 工件中存在缺陷时的反射回波一个典型的利用反射波进行缺陷检测与定位的超声探伤系统的简易框图如图2-5所示。在进行缺陷检测时，首先由数字控制系统控制高压脉冲发射电路激发超声换能器压电阵元产生发射声波；发射的超声声波在工件中以声速C进行传播，经过声程1l后遇到缺陷P，产生反向传播的超声回波脉冲；反射回波再次经过声程 后被超声探头所接收到。回波信号经由探头转换成微弱电压信号并经过信号调理接收电路调节成适合与ADC进行采样的模拟信号。由ADC采样电路对处理后的回波电压信号进行模数转换，并将所得数字信号交由数字控制系统处理。设数字控制系统对数字信号进行处理，并确定接收到缺陷回波的时间为T，则可计算出缺陷P距离探头的相对位置为 =T/2C;即系统可通过接收到反射回波的时刻T以及声波在工件中的声速，确定在工件中在距离探头深度为 的位置处有一个缺陷
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声相控阵技术的发展及其在核工程无损检测中的应用[J]. 张侃,杨力,王学权,许贵平,孙大朋,罗建东,张旻. 无损检测. 2017(05)
[2]宽带高灵敏度柔性相控阵探头的发展与应用[J]. 常俊杰,魏强,小倉幸夫,卢超,陈果. 无损检测. 2016(06)
[3]基于相控阵全矩阵采集的全聚焦技术应用研究[J]. 杨贵德,方俊钗,詹红庆,陈建华,林丹源. 无损探伤. 2016(02)
[4]使用Field-Ⅱ进行超声波束形成的设计仿真[J]. 周桂荣,李德来. 中国医疗器械信息. 2015(06)
[5]相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究[J]. 周正干,彭地,李洋,胡宏伟. 机械工程学报. 2015(10)
[6]超声相控阵检测技术的发展及应用[J]. 靳世久,杨晓霞,陈世利,黄玉秋,郭薇. 电子测量与仪器学报. 2014(09)
[7]相控阵超声检测技术研究与应用概况[J]. 潘亮,董世运,徐滨士,刘彬. 无损检测. 2013(05)
[8]超声相控阵无损检测自动成像系统的设计与应用[J]. 娄久,李秀坤,王春雨. 实验室研究与探索. 2012(04)
[9]列车车轮缺陷的超声波相控阵分析[J]. 陈昌华,汤志贵,陈能进,邹强,钱健清. 物理测试. 2012(01)
[10]基于波束仿真的合成孔径聚焦成像研究[J]. 王海涛,史振,蒋俊,梁斌,甄理,贾晓媛,殷少华. 无损检测. 2011(01)
博士论文
[1]超声相控阵超分辨率成像方法研究[D]. 樊程广.国防科学技术大学 2014
硕士论文
[1]超声相控阵成像关键算法研究[D]. 赵大丹.南京航空航天大学 2015
[2]超声相控阵动态聚焦技术研究[D]. 陈彦宏.西南交通大学 2014
[3]超声成像中波束形成算法研究[D]. 许琴.重庆大学 2012
[4]基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究[D]. 蒙海英.大连理工大学 2008
本文编号：2897540
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声波的频率分布图
[42]；散射波和折射波的应用则比较少见。当待测工件中存在缺陷时产生反射回波的示意图如图2-4所示：图2-4 工件中存在缺陷时的反射回波一个典型的利用反射波进行缺陷检测与定位的超声探伤系统的简易框图如图2-5所示。在进行缺陷检测时，首先由数字控制系统控制高压脉冲发射电路激发超声换能器压电阵元产生发射声波；发射的超声声波在工件中以声速C进行传播，经过声程1l后遇到缺陷P，产生反向传播的超声回波脉冲；反射回波再次经过声程 后被超声探头所接收到。回波信号经由探头转换成微弱电压信号并经过信号调理接收电路调节成适合与ADC进行采样的模拟信号。由ADC采样电路对处理后的回波电压信号进行模数转换，并将所得数字信号交由数字控制系统处理。设数字控制系统对数字信号进行处理，并确定接收到缺陷回波的时间为T，则可计算出缺陷P距离探头的相对位置为 =T/2C;即系统可通过接收到反射回波的时刻T以及声波在工件中的声速，确定在工件中在距离探头深度为 的位置处有一个缺陷
示意图如图2-4所示：图2-4 工件中存在缺陷时的反射回波一个典型的利用反射波进行缺陷检测与定位的超声探伤系统的简易框图如图2-5所示。在进行缺陷检测时，首先由数字控制系统控制高压脉冲发射电路激发超声换能器压电阵元产生发射声波；发射的超声声波在工件中以声速C进行传播，经过声程1l后遇到缺陷P，产生反向传播的超声回波脉冲；反射回波再次经过声程 后被超声探头所接收到。回波信号经由探头转换成微弱电压信号并经过信号调理接收电路调节成适合与ADC进行采样的模拟信号。由ADC采样电路对处理后的回波电压信号进行模数转换，并将所得数字信号交由数字控制系统处理。设数字控制系统对数字信号进行处理，并确定接收到缺陷回波的时间为T，则可计算出缺陷P距离探头的相对位置为 =T/2C;即系统可通过接收到反射回波的时刻T以及声波在工件中的声速，确定在工件中在距离探头深度为 的位置处有一个缺陷
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声相控阵技术的发展及其在核工程无损检测中的应用[J]. 张侃,杨力,王学权,许贵平,孙大朋,罗建东,张旻. 无损检测. 2017(05)
[2]宽带高灵敏度柔性相控阵探头的发展与应用[J]. 常俊杰,魏强,小倉幸夫,卢超,陈果. 无损检测. 2016(06)
[3]基于相控阵全矩阵采集的全聚焦技术应用研究[J]. 杨贵德,方俊钗,詹红庆,陈建华,林丹源. 无损探伤. 2016(02)
[4]使用Field-Ⅱ进行超声波束形成的设计仿真[J]. 周桂荣,李德来. 中国医疗器械信息. 2015(06)
[5]相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究[J]. 周正干,彭地,李洋,胡宏伟. 机械工程学报. 2015(10)
[6]超声相控阵检测技术的发展及应用[J]. 靳世久,杨晓霞,陈世利,黄玉秋,郭薇. 电子测量与仪器学报. 2014(09)
[7]相控阵超声检测技术研究与应用概况[J]. 潘亮,董世运,徐滨士,刘彬. 无损检测. 2013(05)
[8]超声相控阵无损检测自动成像系统的设计与应用[J]. 娄久,李秀坤,王春雨. 实验室研究与探索. 2012(04)
[9]列车车轮缺陷的超声波相控阵分析[J]. 陈昌华,汤志贵,陈能进,邹强,钱健清. 物理测试. 2012(01)
[10]基于波束仿真的合成孔径聚焦成像研究[J]. 王海涛,史振,蒋俊,梁斌,甄理,贾晓媛,殷少华. 无损检测. 2011(01)
博士论文
[1]超声相控阵超分辨率成像方法研究[D]. 樊程广.国防科学技术大学 2014
硕士论文
[1]超声相控阵成像关键算法研究[D]. 赵大丹.南京航空航天大学 2015
[2]超声相控阵动态聚焦技术研究[D]. 陈彦宏.西南交通大学 2014
[3]超声成像中波束形成算法研究[D]. 许琴.重庆大学 2012
[4]基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究[D]. 蒙海英.大连理工大学 2008
本文编号：2897540
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