时变应力超声波动态检测技术

发布时间：2017-09-29 12:35

  本文关键词：时变应力超声波动态检测技术

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【摘要】：在实际的工程应用中,应力的状态是时刻变化的,动态的检测应力状态有利于研究被测材料的使用状态,而运用时差法检测法对采集设备动态检测精度要求较高,采样率较大,使得检测成本比较高,动态误差大。所以本文提出了一种基于超声波波长变化的材料应力检测技术,来实现对时变应力进行超声波动态检测,并进行了实验验证。首先介绍了应力状态检测运用的技术背景以及在工业中的重要性;再简要描述了常用的应力检测方法以及他们各自的检测优缺点;最后阐述了超声波应力检测方法在国内外的研究状况,以及应力检测方法的发展趋势。然后简述了超声波应力检测技术的基本理论:介绍了超声波的定义、激发与接收原理;其次介绍了超声波在固体中的传播特性:在固体中超声波的分类方式和超声波在固体中的运动方程,为固体中声弹性理论奠定基础;运用声弹性理论,推导出了应力变化量与超声波纵波、横波各自的关系;最后提出了应力理论检测方法的创新:一种基于超声波波长变化的材料应力检测技术,并进行公式的推导,并分析了与传统时差法应力检测的优势。接着采用MATLAB软件对时变应力超声波信号有效成分提取进行了研究。简要的分析了激励超声波信号、初始接收超声波信号以及加载应力时超声波接收信号的信号模型;介绍了常用的信号去噪处理方法,并着重描述了稀疏分解去噪的构造方法;再介绍了信号相位提取方法;最后运用MATLAB软件对信号进行仿真,进行了稀疏分解正交匹配追踪去噪方法对信号进行重构,并用快速傅里叶变换对重构信号进行了相位的提取,将提取到的相位与原始的相位进行了比较。最后搭建了时变应力超声波动态检测系统。搭建简易的测试平台,对基于超声波波长变化的材料应力检测技术,运用稀疏分解OMP算法和FFT相位提取方法对其进行实验验证,分析了实验误差,总结了实验的不足;并实验对比了传统超声波应力检测时差法,分析了实验的本文所提出方法对比时差法的的优势与不足及改进方法。
【关键词】：时变应力 超声波 动态检测 稀疏分解 相位提取
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB553
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题研究的背景及意义10
• 1.2 应力检测技术10-14
• 1.2.1 有损测量法11
• 1.2.2 无损测量法11-13
• 1.2.3 超声应力检测的国内外发展状况13-14
• 1.3 信号处理方法14-17
• 1.3.1 傅里叶变换14-15
• 1.3.2 小波变换15-16
• 1.3.3 经验模态分解16
• 1.3.4 稀疏分解16
• 1.3.5 稀疏分解方法的国内外发展现状16-17
• 1.4 论文的主要研究内容及结构安排17-19
• 第二章 超声波应力检测技术的基本理论19-35
• 2.1 超声波概述19-20
• 2.2 超声波传感器20-21
• 2.2.1 压电超声传感器20-21
• 2.2.2 磁致伸缩超声传感器21
• 2.2.3 静电超声传感器21
• 2.3 固体中超声波的传播特性21-28
• 2.3.1 超声波的分类21-23
• 2.3.2 声波的运动微分方程23-28
• 2.4 固体声弹性理论28-30
• 2.5 超声波应力检测方法30-34
• 2.5.1 纵波与应力的关系30-31
• 2.5.2 基于超声波波长变化的材料应力检测技术31-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 时变应力超声波信号有效成分提取的方法研究35-52
• 3.1 超声波信号模型35
• 3.2 稀疏分解去噪基本理论35-42
• 3.2.1 信号的稀疏分解36-39
• 3.2.2 过完备原子库39-41
• 3.2.3 信号稀疏分解算法41-42
• 3.3 信号相位提取42-44
• 3.4 信号仿真分析44-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 时变应力超声波动态检测系统52-63
• 4.1 系统总体结构52
• 4.2 系统检测平台52-53
• 4.3 应力检测实验53-62
• 4.3.1 时变应力超声波动态检测实验55-56
• 4.3.2 传统应力检测实验56-58
• 4.3.3 实验对比和分析58-62
• 4.4 本章小节62-63
• 第五章 工作总结与展望63-65
• 5.1 论文工作总结63
• 5.2 展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻硕期间取得的研究成果69-70

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