基于超声波导的深微孔通断状况检测技术研究

发布时间：2017-04-13 16:00

  本文关键词：基于超声波导的深微孔通断状况检测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：深微孔在军工、航空航天、医疗及化工等领域都有广泛的应用,微孔的阻塞状况直接决定着相应零部件的使用性能,其通断状况的检测对于保障零件的质量具有重要意义。目前,微孔通断状况的检测主要有光学法、热导流法及探针法,但都存在一定的局限性。针对深微孔通断状况的检测,本文提出一种基于超声波导的检测技术。主要工作如下:建立了深微孔中的声波导数学模型,通过求解在初始条件及边界约束下的偏微分方程,获得了深微孔中声波导压力的分布解析式,分析了复杂波阵面波源的波导特性,完成了微孔中堵塞物声学特性及尺寸同波长的差异,对声波导压力的分布影响分析。利用有限元数值仿真技术,分析了深微孔在不同弯曲程度下,其输出的声波导功率量对不同阻塞程度的响应特性,并就阻塞物在不同轴向位置时对波导输出量的影响进行了分析。设计了基于超声波导的深微孔测试系统方案,搭建了检测平台,进行了多参数直孔、弯曲孔的波导频率选择特性测试,在此基础上进行了微孔的堵塞检测实验。实验表明,深微孔波导功率的输出量与内孔的阻塞量之间存在单调的映射关系。本文提出基于超声波导的深微孔通断状况检测技术,完成了多参数微孔的数值模拟分析及检测实验,结果表明,该检测方式具有良好的可行性,从而为其在线检测应用提供了理论依据及技术支撑。
【关键词】：声波导 通断状况 深微孔 超声检测
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG806;TB559
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题背景9-12
• 1.2 国外深微孔通断检测研究现状12-15
• 1.3 国内深微孔通断检测研究现状15-17
• 1.4 课题的意义及创新性17-18
• 1.5 本文的研究内容18-19
• 1.6 研究方案与技术路线19-20
• 1.7 本章小结20-21
• 2 波导理论21-34
• 2.1 波导21
• 2.2 常见波导结构21-22
• 2.2.1 管状波导与应用21-22
• 2.2.2 平行板波导与应用22
• 2.3 声波导22-24
• 2.3.1 声波导的起源与发展22-23
• 2.3.2 超声导波特性23-24
• 2.4 无限长微小圆孔导波传输模型24-30
• 2.4.1 小口径无限长圆孔单模态声波导24-27
• 2.4.2 波导结构内高次波的传输27-28
• 2.4.3 特殊形式波阵面声波导28-30
• 2.5 有限长微小圆孔单模态声波导传输模型30-32
• 2.5.1 孔内声场30-31
• 2.5.2 负载声阻抗对孔内声场的影响31-32
• 2.6 孔内阻塞物对导波传输的影响32
• 2.7 本章小结32-34
• 3 超声波导深微孔通断状况检测的数值分析34-45
• 3.1 多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics34
• 3.2 深微孔的波导有限元模型及边界载荷34-37
• 3.2.1 深微孔有限元模型34-35
• 3.2.2 网格划分35-36
• 3.2.3 载荷及边界条件36-37
• 3.3 直孔的波导输出特性数值分析37-40
• 3.3.1 通孔的计算结果37-38
• 3.3.2 不同阻塞量对直孔的波导输出量影响分析38-40
• 3.4 弯孔的波导输出特性数值分析40-42
• 3.4.1 弯孔的有限元模型40-41
• 3.4.2 不同阻塞量对弯孔的波导输出量影响分析41-42
• 3.5 阻塞位置对波导输出量的影响42-44
• 3.5.1 不同阻塞位置微孔的有限元模型42-43
• 3.5.2 不同阻塞位置的模拟结果43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 检测系统总体方案及测量原理45-58
• 4.1 检测系统的总体设计方案45-46
• 4.2 检测系统的技术指标46
• 4.3 检测系统的测量原理46-47
• 4.4 检测系统的物理框架47-56
• 4.4.1 三维检测平台47-49
• 4.4.2 换能器的选型及声场特性49-53
• 4.4.3 声耦合连接头的设计53-54
• 4.4.4 数据采集设备及激励信号的选择54-56
• 4.5 检测系统的测试指标56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 5 信号处理与微孔检测实验58-75
• 5.1 信号处理58-63
• 5.1.1 时域波导信号处理要求58-59
• 5.1.2 数据的拟合算法59-61
• 5.1.3 基于Matlab的信号处理实现61-63
• 5.2 测试系统的调试63
• 5.3 基于超声波导的深微孔检测实验63-74
• 5.3.1 换能器幅频特性的测试63-65
• 5.3.2 直孔波导频率特性测试65-66
• 5.3.3 弯孔波导频率特性测试66-69
• 5.3.4 直孔与弯孔的阻塞检测实验69-74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 总结与展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士期间的学术论文及科研成果81

  本文关键词：基于超声波导的深微孔通断状况检测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：303926