车轮缺陷相控阵超声全聚焦成像技术研究

发布时间：2017-04-14 11:07

  本文关键词：车轮缺陷相控阵超声全聚焦成像技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国高铁的飞速发展,列车安全运行越来越受到人们的关注。列车关键部件之一车轮的检测及维护标准越来越高。研究更先进的相控阵超声检测技术,提高缺陷检测精度和灵敏度以及定位定量分析成为车轮检测趋势。为了优化车轮超声检测技术,本文在查阅大量相控阵超声资料和全聚焦方法(TotalFocusing Method)文献的基础上,将全聚焦算法应用到车轮缺陷定位、定量检测。具体工作如下：通过声场理论研究,分析了超声换能器声场辐射理论,建立了超声换能器数学模型,仿真了矩形平面声源的声场分布,为相控超声成像提供理论基础。基于全矩阵采集(Full Matrix Capture)模型以及全聚焦理论,仿真和实验实现了单一介质全聚焦成像。进一步分析了阵元指向函数在近场和深度上对缺陷图像质量的提升。本文还将全聚焦理论应用到二维阵列探头数据的处理,建立了基于二维阵列探头的全聚焦算法,同时对比分析了仿真和实验的结果。分析了超声波在双层介质中的传播特性,结合Snell定律和超声沿最短时间路径传播原理,通过Ferrari方法建立了界面条件下超声波束入射点位置计算模型,实现了双层介质全聚焦算法,并通过实验对计算模型进行验证。最后通过双层介质全聚焦成像算法实现车轮缺陷检测,确定了幅值叠加最大点定位为缺陷中心的方法,并通过改进传统的-6dB定量法对缺陷进行定量分析。与扇形扫查对比,双层介质全聚焦算法定位和定量的精度都有很大提高。
【关键词】：相控阵超声 全聚焦算法 指向性函数 双层介质 缺陷定位 缺陷定量
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U279.3;TB559
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题研究的背景和意义11-14
• 1.1.1 研究背景11-14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.2 相控阵超声技术研究现状14-17
• 1.2.1 超声成像研究现状14-15
• 1.2.2 FMC/TFM研究进展15-16
• 1.2.3 缺陷定性研究16-17
• 1.3 本文主要内容17-18
• 第2章 相控阵超声成像理论基础18-26
• 2.1 超声声场理论18-23
• 2.1.1 超声换能器18-19
• 2.1.2 矩形平面声源声场分析19-23
• 2.2 相控阵超声基本原理23-24
• 2.2.1 相控阵超声收发原理23
• 2.2.2 相控阵超声成像方式23-24
• 2.3 合成孔径技术24-26
• 第3章 单一介质全聚焦成像算法分析26-43
• 3.1 全聚焦成像算法模型26-30
• 3.1.1 全矩阵采集模型26-29
• 3.1.2 全聚焦成像算法29-30
• 3.2 单一介质的TFM算法仿真与实验30-34
• 3.2.1 TFM算法仿真30-32
• 3.2.2 TFM算法实验32-34
• 3.3 阵元的指向性函数对TFM成像性能的影响34-38
• 3.3.1 阵元的远场辐射34-35
• 3.3.2 阵元的指向性函数对聚焦的影响35-36
• 3.3.3 结果与分析36-38
• 3.4 二维阵列全聚焦成像算法38-42
• 3.4.1 理论模型38-39
• 3.4.2 算法模型39-40
• 3.4.3 模型仿真和实验40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 双层介质全聚焦成像算法43-56
• 4.1 超声在双层介质中的传播43-44
• 4.2 Snell定律44-45
• 4.3 确定超声波束入射点位置45-51
• 4.3.1 交界面为平面45-48
• 4.3.2 交界面为曲面48-51
• 4.4 双层介质全聚焦算法51-54
• 4.4.1 双层介质全聚焦延时计算51-52
• 4.4.2 双层介质全聚焦算法成像52-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 车轮缺陷的双层介质全聚焦成像检测56-63
• 5.1 车轮缺陷检测56-58
• 5.2 车轮缺陷定位研究58-60
• 5.2.1 缺陷中心的确定59
• 5.2.2 影响缺陷定位的因素59-60
• 5.3 车轮缺陷定量研究60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 总结与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士期间发表论文及成果72

【参考文献】

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1 徐晶晶;;AVG曲线、DAC曲线的区别及使用方法[J];无损探伤;2012年03期

  本文关键词：车轮缺陷相控阵超声全聚焦成像技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：305854