混凝土材料缺陷超声检测技术研究与系统设计

发布时间：2017-04-24 19:00

  本文关键词：混凝土材料缺陷超声检测技术研究与系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混凝土是一种非均匀的各向异性介质,超声波在其内部传播路径复杂、能量衰减比较严重,传统混凝土缺陷检测只对一维信号进行处理,根据回波信号声时、主频、幅度变化进行探伤,这种方法检测分辨率低、可靠性差,本文在已有混凝土检测技术的基础上,独立设计开发了一套混凝土缺陷超声探头阵列无损检测系统,用来研究探头阵列对混凝土高分辨率成像的方法。鉴于低频超声检测分辨率低的缺点,本文提出一种基于探头阵列的合成孔径聚焦成像技术。本课题设计开发了一套4通道混凝土超声处理系统,完成了超声信号的发射和回波信号前期的放大、滤波处理,在深入研究USB2.0协议的基础上,设计开发了一套基于USB2.0的4通道数据采集控制系统,该控制系统根据上位机传输的命令可以设置各检测通道采样模式、采样深度、增益大小等探伤参数,能将前级处理的四路回波信号采集保存到FIFO中。应用VC++开发了一套与该检测系统相匹配的上位机界面,通过USB2.0与4通道数据采集控制系统进行通信,实现系统探伤参数的传输和采集回波信号的显示和保存。通过探头阵列对混凝土试块进行扫描,应用Matlab软件对采集的数据进行预处理,然后对处理的数据进行合成孔径聚焦成像,成像结果基本能反映预埋方形钢管缺陷的位置。通过对混凝土试块缺陷的验证实验证明,本文提出的采用探头阵列和合成孔径聚焦成像算法相结合的方式对混凝土试块进行检测的方案是可行的,它不仅可以对混凝土是否有缺陷做出直观判断,而且大大提高了检测系统探伤分辨率和检测精度。
【关键词】：混凝土 探头阵列 合成孔径聚焦成像 Matlab 探伤分辨率
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528;TB559
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景、目的及研究意义9-10
• 1.2 混凝土缺陷检测国内外研究现状10-11
• 1.3 混凝土缺陷检测常用方法11-13
• 1.4 论文主要内容13-15
• 第2章 超声波混凝土缺陷检测的原理、缺点及改进方法15-26
• 2.1 超声波的声学基础15-20
• 2.1.1 超声波的种类和形式15-16
• 2.1.2 超声波横波、纵波传播速度16-18
• 2.1.3 超声波在不同界面的传播规律18-19
• 2.1.4 超声波混凝土缺陷检测的原理及识别方法19-20
• 2.2 超声波混凝土缺陷检测的缺点和改进方法20-22
• 2.2.1 超声波混凝土缺陷检测的缺点20-21
• 2.2.2 超声波混凝土缺陷检测改进方法21-22
• 2.3 合成孔径聚焦原理22-23
• 2.4 本系统检测方案23-25
• 2.5 本章小节25-26
• 第3章 系统硬件电路设计26-45
• 3.1 系统总体检测方案26-27
• 3.2 超声信号处理模块27-34
• 3.2.1 超声波发射电路27-29
• 3.2.2 超声波接收电路29-34
• 3.3 超声信号采集模块34-42
• 3.3.1 高速A/D采集电路35-37
• 3.3.2 FIR低通数字滤波器37-39
• 3.3.3 大数据缓存（FIFO）电路39-40
• 3.3.4 增益电压产生电路40-42
• 3.4 FPGA核心控制模块42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 系统软件界面设计与实现45-52
• 4.1 软件总体设计45-46
• 4.2 USB2.0 协议开发46-50
• 4.2.1 CY7C68013A芯片介绍46-48
• 4.2.2 USB2.0 数据传输类型48
• 4.2.3 USB2.0 固件设计48-50
• 4.3 上位机软件设计50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 合成孔径聚焦成像算法信号处理52-61
• 5.1 混凝土试块声时测量52-54
• 5.2 回波信号预处理54-59
• 5.2.1 去除信号直流偏置54-55
• 5.2.2 均值滤波55
• 5.2.3 信号幅度归一化55-56
• 5.2.4 合成孔径聚焦56-57
• 5.2.5 去除表面直达波57-59
• 5.3 合成孔径聚焦成像59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 总结和展望61-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 龚作豪;沈君凤;;巴特沃斯低通滤波器的仿真设计[J];信息通信;2014年07期

2 张志文;刘美飞;李剑;王剑;;基于USB的多串口测试系统软件设计[J];西安工业大学学报;2012年05期

3 冯杰;;混凝土结构病害监测与识别[J];山西建筑;2010年02期

4 于胜学;;闪速8位A/D转换器TLC5510与单片微机的接口技术[J];微计算机信息;2009年26期

5 吴佳晔;安雪晖;田北平;;混凝土无损检测技术的现状和进展[J];四川理工学院学报(自然科学版);2009年04期

6 龚文波;赵强;;混凝土无损检测技术的发展与应用[J];四川水利;2009年04期

7 张晓飞;董浩斌;鲁永康;;一款JFET低噪声前置放大器的设计[J];工程地球物理学报;2009年03期

8 黄大勇;李鉴;张建正;;基于USB2.0接口的高速数据采集系统设计[J];现代电子技术;2007年24期

9 曾海宁;曾美玉;曾芳金;;混凝土无损检测方法及应用展望[J];山西建筑;2007年28期

10 梁凤霞;龙静波;徐世忠;;混凝土无损检测技术的方法和应用[J];吉林交通科技;2005年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吴丰收;混凝土探测中探地雷达方法技术应用研究[D];吉林大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 魏域虎;庆阳地区预拌混凝土回弹法测强曲线研究[D];兰州理工大学;2014年

2 蒋洪;混凝土介质内部异常体震波检测试验研究[D];安徽理工大学;2014年

3 赵伟鑫;橡胶混凝土质量的超声法检测试验研究[D];华北水利水电大学;2014年

4 潘海结;探地雷达在桥梁工程检测中的应用研究[D];重庆交通大学;2012年

5 晏露超;混凝土结构裂缝的超声波平测法研究[D];中南大学;2010年

6 乔艳红;瑞雷波在混凝土无损检测中的应用研究[D];中国地质大学（北京）;2008年

7 肖云风;钢管混凝土拱桥无损检测技术及应用研究[D];湖南大学;2007年

8 周伟刚;超声反射法单面检测钢—混凝土粘结界面质量的研究[D];湖南大学;2006年

9 赵翔;超声波法检测混凝土结构内部缺陷的定量化研究[D];江苏大学;2002年

  本文关键词：混凝土材料缺陷超声检测技术研究与系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：324751