超声相控阵检测的数值模拟及全聚焦成像研究
发布时间：2022-02-15 00:31
超声相控阵技术作为现今无损检测中研究的热点,针对相控阵超声的声场研究和成像研究,是推广相控阵技术在工业检测应用中的重要环节。Q235钢作为最常见的结构钢,因其较好的韧性、强度和良好的焊接性,被广泛应用于建筑工程、大型铁路桥梁、压力容器制造等领域。因此,对于Q235钢的检测研究十分必要的。本文基于相控阵基本原理,以30mm厚的Q235钢板为研究对象,通过超声相控阵有限元仿真和实验相结合的方式,对不同深度的孔缺陷和焊缝缺陷,进行声场和信号分析;同时以30mm厚的Q235钢板作为检测对象对全聚焦成像算法进行研究。主要研究内容和成果如下:（1）基于相控阵基本原理和瑞利积分法,建立相控阵多线源声束叠加模型,通过分析相控阵聚焦声场特性,对相控阵检测模型的阵元宽度、间距等探头参数进行优化;应用优化后的探头参数对简化的B型扫描试块进行有限元建模,实现了相控阵检测过程中的声场可视化;通过实验对有限元模型进行验证,实验检测的缺陷定位误差与模拟误差为2.26%,验证了有限元模型的准确性。（2）基于有限元模型,对Q235结构钢中的不同深度的孔缺陷和焊缝缺陷进行声场特性分析,并进行实验对比研究。实验对于近场区的...
【文章来源】：华东理工大学上海市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?Ｏｌｙｍｐｕｓ研发的便携式超声相控阵检测仪??
图２．２超声相控阵一维阵列模型??ｉｇ．２．２?Ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｌｉｎｅａｒ?ａｒｒａｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?Ｐｈａｓｅｄ?Ａｒｒａｙ?Ｕｌｔｒａｓｏｕｎ头的偏转与聚焦??探头中的每个阵元都是独立可编程，因此可以通过电脑不同的延时规则进行激励，得到的合成波束也不同。如
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【参考文献】：
期刊论文
[1]超声相控阵探头的形式以及专用相控阵探头的开发应用案例[J]. 陈虎,黄辉,陈定岳,钱盛杰. 无损检测. 2018(03)
[2]相控阵超声检测技术核电应用前景展望[J]. 刘云,卢威,王羽翀. 科技视界. 2018(06)
[3]超声相控阵技术的发展及其在核工程无损检测中的应用[J]. 张侃,杨力,王学权,许贵平,孙大朋,罗建东,张旻. 无损检测. 2017(05)
[4]相控阵超声后处理成像技术研究、应用和发展[J]. 周正干,李洋,周文彬. 机械工程学报. 2016(06)
[5]相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究[J]. 周正干,彭地,李洋,胡宏伟. 机械工程学报. 2015(10)
[6]超声相控阵检测技术的发展及应用[J]. 靳世久,杨晓霞,陈世利,黄玉秋,郭薇. 电子测量与仪器学报. 2014(09)
[7]一种改进的最小方差自适应波束形成超声成像方法[J]. 刘红飞,杜宏伟. 北京生物医学工程. 2014(02)
[8]超声相控阵技术在工业上的应用[J]. 刘晓睿,刘斯以,吴斌斌. 硅谷. 2012(17)
[9]超声相控阵技术在车轮轮辋探伤中的应用[J]. 汪春晓,张浩,高晓蓉,王黎,王泽勇. 中国铁路. 2009(05)
[10]用于管道环焊缝缺陷检测的超声相控阵系统[J]. 詹湘琳,李健,张宇,陈世利,曾周末,靳世久. 仪器仪表学报. 2006(S2)
硕士论文
[1]超声相控阵声场仿真及控制方法研究[D]. 黄智刚.南昌航空大学 2018
[2]超声相控阵技术与各向同性固体中圆柱散射体的声场研究[D]. 马建.南京大学 2018
[3]金属结构焊缝超声波相控阵检测技术研究[D]. 程胜金.华北水利水电大学 2018
[4]超声相控阵检测成像系统研发[D]. 宫政.南京航空航天大学 2018
[5]S30408奥氏体不锈钢板对接焊缝相控阵超声检测技术研究[D]. 修日爽.大连理工大学 2016
[6]捷变模式下基于稳定统计的超声波测距算法研究[D]. 洪标.浙江工商大学 2014
[7]厚壁CCASS管道相控阵超声检测聚焦特性研究[D]. 瞿宁.大连理工大学 2013
[8]基于FFT超声波传输时间高精度测量的研究[D]. 方汉方.西华大学 2012
本文编号：3625548
【文章来源】：华东理工大学上海市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３?Ｏｌｙｍｐｕｓ研发的便携式超声相控阵检测仪??
图２．２超声相控阵一维阵列模型??ｉｇ．２．２?Ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｌｉｎｅａｒ?ａｒｒａｙ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?Ｐｈａｓｅｄ?Ａｒｒａｙ?Ｕｌｔｒａｓｏｕｎ头的偏转与聚焦??探头中的每个阵元都是独立可编程，因此可以通过电脑不同的延时规则进行激励，得到的合成波束也不同。如
第１２页??华东理工大学硕士学位论文??可以实现各阵元产生的超声波在介质中的某一点进行聚焦，如图２．３（ｂ）所示。???１?＼?丄＾￣￣Ｉ?，??３＾?１?＼?——＼?：（［??潇?＼?Ｃ??（ａ）声束偏转?（ｂ）声束聚焦??图２．３超声相控阵声束偏转、聚焦示意图??Ｆｉｇ．２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ?ｐｈａｓｅｄ?ａｒｒａｙ?ｂｅａｍ?ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ａｎｄ?ｆｏｃｕｓｉｎｇ??２．３声场基本理论??２．３．１波动方程??波动方程是研究相控阵声场特性最基本的原理和方程。根据弹性系数不同，固体可??分为各向同性和各向异性。当检测的对象为金属时，其大部分的材质为均匀材质，各点??的声速和密度相同，可当作均匀体，本文研宄的材料为Ｑ２３５钢，就不讨论非均匀体了。??在均匀固体介质中，其波动方程为??（＾?＋?２／ｙ）ＶＶＭ－／／ＶｘＶｘｗ?＝?ｐ—－?（２－４）??８ｔ??式中，ａ、／／为拉梅常数；》表示质点位移；ｐ表示物体密度。??２．３．２换能器的福射声场??相控阵探头中，每个矩形阵元均可看作是为单独的面声源，它是由无限多个小面元??ｄＳ组成。可将每个小面元近似看作是镶嵌在无限大障板上的活塞振动声源。基于惠更??斯原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声相控阵探头的形式以及专用相控阵探头的开发应用案例[J]. 陈虎,黄辉,陈定岳,钱盛杰. 无损检测. 2018(03)
[2]相控阵超声检测技术核电应用前景展望[J]. 刘云,卢威,王羽翀. 科技视界. 2018(06)
[3]超声相控阵技术的发展及其在核工程无损检测中的应用[J]. 张侃,杨力,王学权,许贵平,孙大朋,罗建东,张旻. 无损检测. 2017(05)
[4]相控阵超声后处理成像技术研究、应用和发展[J]. 周正干,李洋,周文彬. 机械工程学报. 2016(06)
[5]相控阵超声检测技术中的全聚焦成像算法及其校准研究[J]. 周正干,彭地,李洋,胡宏伟. 机械工程学报. 2015(10)
[6]超声相控阵检测技术的发展及应用[J]. 靳世久,杨晓霞,陈世利,黄玉秋,郭薇. 电子测量与仪器学报. 2014(09)
[7]一种改进的最小方差自适应波束形成超声成像方法[J]. 刘红飞,杜宏伟. 北京生物医学工程. 2014(02)
[8]超声相控阵技术在工业上的应用[J]. 刘晓睿,刘斯以,吴斌斌. 硅谷. 2012(17)
[9]超声相控阵技术在车轮轮辋探伤中的应用[J]. 汪春晓,张浩,高晓蓉,王黎,王泽勇. 中国铁路. 2009(05)
[10]用于管道环焊缝缺陷检测的超声相控阵系统[J]. 詹湘琳,李健,张宇,陈世利,曾周末,靳世久. 仪器仪表学报. 2006(S2)
硕士论文
[1]超声相控阵声场仿真及控制方法研究[D]. 黄智刚.南昌航空大学 2018
[2]超声相控阵技术与各向同性固体中圆柱散射体的声场研究[D]. 马建.南京大学 2018
[3]金属结构焊缝超声波相控阵检测技术研究[D]. 程胜金.华北水利水电大学 2018
[4]超声相控阵检测成像系统研发[D]. 宫政.南京航空航天大学 2018
[5]S30408奥氏体不锈钢板对接焊缝相控阵超声检测技术研究[D]. 修日爽.大连理工大学 2016
[6]捷变模式下基于稳定统计的超声波测距算法研究[D]. 洪标.浙江工商大学 2014
[7]厚壁CCASS管道相控阵超声检测聚焦特性研究[D]. 瞿宁.大连理工大学 2013
[8]基于FFT超声波传输时间高精度测量的研究[D]. 方汉方.西华大学 2012
本文编号：3625548
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