基于复合编码激励的超声信号设计及焊缝检测研究

发布时间：2021-05-20 22:07

　　焊接结构在生产和服役过程中由于工艺偏差、腐蚀、疲劳载荷等原因易产生焊接缺陷,影响其服役可靠性。精确测量缺陷的位置和尺寸等信息是对焊接结构进行可靠性评价和剩余寿命预测的前提,因此具有高时间分辨率和信噪比的编码激励超声检测方法在焊缝检测中有很好的应用前景。编码激励方法不但能够解决在常规超声激励检测中检测距离与时间分辨率间的矛盾,还可以提高缺陷位置及尺寸的测量精度。但是激励信号的调频宽度、检测信号的旁瓣峰值水平及探头的频谱响应等在一定程度上限制了编码激励方法的适用性和可靠性。因此还需要深入研究激励参数对检测结果的影响规律、降低编码激励方法对探头频率和带宽的要求及在高衰减、强噪声检测条件下的适用性等方面的问题。针对上述问题,通过数字编码的方法,设计了频率、相位、幅度复合调制的编码信号——基于布莱克曼窗函数幅度加权的线性调频调制的二相Barker码信号,并将该信号作为超声检测的激励信号。开发了基于K空间伪谱法的仿真程序,分析所提出的复合编码激励方法在超声检测中应用的可行性。通过数值仿真的方法模拟了编码信号与探头间的相互作用及超声波在试件中的传播与衰减;设计并开发了能够激励任意编码信号及对接收信号... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 提高超声检测时间分辨率与信噪比的方法
        1.2.1 提高超声检测信噪比的研究
        1.2.2 提高超声检测时间分辨率的研究
    1.3 编码激励超声检测的研究现状
        1.3.1 编码激励超声检测技术概述
        1.3.2 编码激励超声检测技术的研究进展
    1.4 目前存在的问题和不足
    1.5 课题的主要研究内容
第2章 超声检测信号的评价方法及实验系统的搭建
    2.1 引言
    2.2 超声检测信号的评价方法
        2.2.1 脉冲压缩算法
        2.2.2 检测信号的评价方法
    2.3 基于编码激励的超声检测成像系统
    2.4 探头选用与试件制备
        2.4.1 探头的选用
        2.4.2 母材试件的制备
        2.4.3 焊缝试件的制备
    2.5 本章小结
第3章 复合编码激励信号的设计与仿真
    3.1 引言
    3.2 仿真原理及模型
    3.3 激励信号的设计与评价
        3.3.1 信号设计
        3.3.2 编码激励超声检测仿真分析与评价
    3.4 激励参数对检测信号影响的仿真分析
        3.4.1 理想情况的仿真分析
        3.4.2 非理想情况下的仿真分析
    3.5 复合编码激励在超声脉冲回波检测中的仿真分析
    3.6 本章小结
第4章 复合编码激励超声检测的实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验方法及设置
        4.2.1 穿透检测
        4.2.2 脉冲回波检测
        4.2.3 TOFD检测
    4.3 激励参数对检测信号影响的实验研究
        4.3.1 穿透检测
        4.3.2 脉冲回波检测
        4.3.3 激励信号调频宽度的影响
        4.3.4 激励信号参数的选择
    4.4 不同中心频率探头激励的适用性研究
    4.5 缺陷位置及尺寸的测量
        4.5.1 脉冲回波检测
        4.5.2 TOFD检测
    4.6 本章小结
第5章 复合编码激励超声检测方法的旁瓣抑制
    5.1 引言
    5.2 复合编码信号脉冲压缩输出结果旁瓣水平分析
    5.3 基于脉冲压缩算法优化的旁瓣抑制方法
        5.3.1 脉冲压缩算法的优化
        5.3.2 仿真分析与实验验证
    5.4 基于激励信号编码序列优化的旁瓣抑制方法
        5.4.1 二元互补序列
        5.4.2 编码序列的选择
        5.4.3 仿真分析与实验验证
    5.5 本章小结
第6章 焊缝缺陷的复合编码激励超声检测成像研究
    6.1 引言
    6.2 碳钢焊缝的成像检测
        6.2.1 人工缺陷
        6.2.2 自然缺陷
    6.3 奥氏体不锈钢焊缝的成像检测
        6.3.1 脉冲回波检测
        6.3.2 TOFD成像检测
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]针对金属表面缺陷深度的激光超声检测研究[J]. 李巧霞,李海洋,王召巴,白桦.  测试技术学报. 2018(01)
[2]先进超声检测技术的研究应用进展[J]. 周正干,孙广开.  机械工程学报. 2017(22)
[3]激光超声技术在复合材料检测中的应用[J]. 季宏丽,张超,裘进浩.  航空制造技术. 2017(15)
[4]果蝇优化小波阈值超声检测信号去噪[J]. 李大中,赵杰,孙立江,张坤.  中国测试. 2016(07)
[5]厚壁粗晶铸造奥氏体不锈钢相位相干成像模拟[J]. 陈尧,罗忠兵,金士杰,张东辉,郭彦辉,房云龙,杨会敏,林莉.  无损探伤. 2016(03)
[6]空气耦合超声信号的小波阈值滤噪试验研究[J]. 刘奎,张冬梅,于光,刘卫平,周正干,马保全.  机械工程学报. 2015(20)
[7]基于脉冲压缩技术的相邻缺陷识别方法研究[J]. 焦敬品,马婷,刘德宇,吴斌,何存富.  仪器仪表学报. 2014(07)
[8]氨制冷压力管道焊接接头质量检测及分析[J]. 蒋红辉.  压力容器. 2014(05)
[9]相敏检波在空气耦合超声检测中的应用[J]. 魏东,周正干.  中国机械工程. 2012(17)
[10]线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究[J]. 周正干,魏东,向上.  机械工程学报. 2010(18)

博士论文
[1]超声调频激励方法及奥氏体不锈钢焊缝缺陷检测研究[D]. 丛森.哈尔滨工业大学 2015



本文编号：3198511