基于超声导波的板状构件缺陷聚焦成像方法对比研究

发布时间：2017-07-17 10:31

  本文关键词：基于超声导波的板状构件缺陷聚焦成像方法对比研究

  更多相关文章： 超声导波 相控聚焦 时间反转 合成孔径 缺陷成像

【摘要】：随着我国电力需求日益增长,电厂重要设备的稳定运行显得尤其重要。基于超声导波阵列的缺陷成像技术,能够快速、直观地检测电厂设备缺陷,是一项很有发展潜力的技术。对不同缺陷成像方法进行对比,找到适合电厂设备缺陷检测的阵列聚焦成像方法,对电厂设备稳定运行具有重要意义。本文基于超声导波环形传感器阵列对电站板状构件中的缺陷成像方法进行了对比研究,主要的研究工作如下：首先,为获得钢板内导波传播速度,根据纳维波动方程推导并计算了钢板导波的群速度频散曲线；对相控聚焦成像方法、时间反转方法、合成孔径聚焦成像方法的机理、过程进行分析与推导,并推导出各成像方法的波场重建算法。其次,开发了一套用于板状构件的超声导波缺陷检测系统,对该系统进行了Ao模态的频率优化,并基于该系统实现了钢板内的裂纹缺陷检测；为了更加准确地对比成像方法的不同,建立了与实验钢板同参数的有限元模型,对比钢板实验信号与模拟信号的缺陷特征量,结果表明有限元模拟能够有效反映缺陷特征并降低其他因素影响。最后,建立了钢板单缺陷与多缺陷有限元模型,在有限元模型基础上分别对相控聚焦、时间反转聚焦、合成孔径聚焦成像方法进行缺陷检测的模拟；利用提取的模拟信号实现了三种方法的缺陷成像,并从工作方式、聚焦效果、缺陷定位、成像质量方面对三种成像方法进行对比；利用成像矩阵强度分布情况对对比结果进行分析。对比结果表明：针对单缺陷,三种成像方法都能很好地进行定位与成像；针对多缺陷,三种成像方法能够对近场缺陷进行定位与成像,但对远场缺陷定位与成像存在着偏移；三种成像方法中,合成孔径对缺陷的聚焦成像效果最好,更适合钢板中缺陷的检测。
【关键词】：超声导波 相控聚焦 时间反转 合成孔径 缺陷成像
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621;TB559
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文研究内容13-14
• 第2章 超声导波传播特性及缺陷成像方法14-23
• 2.1 超声导波传播特性14-16
• 2.2 超声导波相控聚焦方法16-18
• 2.2.1 超声导波相控聚焦原理16-17
• 2.2.2 相控聚焦波场重建方法17-18
• 2.3 超声导波时间反转方法18-20
• 2.3.1 超声导波时间反转聚焦方法原理18-19
• 2.3.2 时间反转聚焦波场重建方法19-20
• 2.4 超声导波合成孔径成像方法20-21
• 2.4.1 超声导波合成孔径成像方法20-21
• 2.4.2 合成孔径聚焦波场重建方法21
• 2.5 本章小结21-23
• 第3章 钢板实验及有限元模拟研究23-35
• 3.1 实验装置23-25
• 3.1.1 超声导波缺陷检测系统23-24
• 3.1.2 传感器阵列24-25
• 3.2 超声导波实验研究25-29
• 3.2.1 传感器频率优化实验25-28
• 3.2.2 钢板缺陷检测实验28-29
• 3.3 钢板缺陷检测模拟研究29-34
• 3.3.1 钢板有限元模型29-31
• 3.3.2 实验与模拟结果对比研究31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 缺陷聚焦成像方法对比研究35-69
• 4.1 钢板缺陷模型35-38
• 4.2 钢板缺陷成像38-58
• 4.2.1 相控聚焦成像38-48
• 4.2.2 时间反转聚焦成像48-54
• 4.2.3 合成孔径聚焦成像54-58
• 4.3 成像结果对比研究58-67
• 4.3.1 聚焦效果对比研究58-61
• 4.3.2 定位准确性对比研究61-64
• 4.3.3 成像效果对比研究64-67
• 4.4 本章小结67-69
• 第5章 结论与展望69-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 邓菲;吴斌;何存富;;基于时反导波检测的管道缺陷圆周定位研究[J];声学学报(中文版);2008年01期

2 孙宝申,沈建中;合成孔径聚焦超声成像(二)[J];应用声学;1993年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨齐;金属薄板的超声导波无损检测[D];武汉科技大学;2007年

，

本文编号：553190