基于电磁超声兰姆波层析成像的盲孔缺陷定量描述研究
发布时间：2022-10-30 14:53
电磁超声兰姆波层析成像技术融合电磁超声兰姆波检测技术和兰姆波层析成像技术二者的优点,能够实现对板材缺陷的定量描述,在金属板材检测领域具有广阔应用前景。目前,用于电磁超声兰姆波层析成像的电磁超声换能器性能有待提高,而兰姆波层析成像结果仍存在明显赝像,对缺陷的定量描述的精度产生了不容忽视的影响,限制了电磁超声兰姆波层析成像技术的发展。为了从根本上解决因兰姆波多模式现象而导致难以有效提取超声信息的问题,本文提出一种模式选择性较强的双模式全指向型电磁超声兰姆波换能器设计方法。该方法通过使用空间傅里叶变换、时间傅里叶变换、有限元建模与仿真分析等方法,设计并制作了一种能够分别激发A0模式和S0模式的电磁超声兰姆波换能器。实验表明,该换能器在2 mm铝板中能够在360°方向上分别激发出模式较为单一的440 k Hz A0模式和960 k Hz S0模式兰姆波,为提取兰姆波层析成像所需的超声波走时变化和幅值衰减数据奠定了实验基础。缺陷会在超声导波走时和幅值信息中产生扰动。为了充分利用这些信息,本文研究了基于走时变化和幅值衰减的导波层析成像方法。在假设已知超声走时变化矩阵和幅值衰减矩阵前提下,建立了基于...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 兰姆波层析成像技术国外研究现状
1.2.2 兰姆波层析成像技术国内研究现状
1.2.3 兰姆波层析成像技术研究现状分析
1.3 本文主要研究内容
第2章 基于电磁超声兰姆波层析成像的盲孔缺陷定量描述总体方案
2.1 引言
2.2 电磁超声兰姆波无损检测技术原理
2.3 电磁超声兰姆波层析成像原理与方法
2.3.1 基于走时信息的缺陷图像重构方法
2.3.2 基于幅值信息的缺陷图像重构方法
2.4 基于电磁超声兰姆波层析成像的盲孔缺陷定量描述方案设计
2.5 本章小结
第3章 双模式全指向型电磁超声兰姆波换能器设计
3.1 引言
3.2 电磁超声兰姆波层析成像换能器工作区域选择
3.2.1 基于层析成像原理工作区域选取
3.2.2 电磁超声兰姆波换能器工作区域仿真分析
3.3 电磁超声兰姆波换能器结构和参数设计
3.3.1 电磁超声兰姆波换能器磁铁和线圈结构设计
3.3.2 电磁超声兰姆波换能器磁铁和线圈参数设计
3.3.3 电磁超声兰姆波换能器磁铁和线圈参数微调
3.4 电磁超声兰姆波层析成像换能器实验测试
3.4.1 全指向性测试
3.4.2 单一模式激发性测试
3.5 本章小结
第4章 基于走时和幅值信息的电磁超声兰姆波层析成像方法
4.1 引言
4.2 电磁超声兰姆波层析成像方法设计
4.2.1 电磁超声兰姆波层析成像正演方法
4.2.2 电磁超声兰姆波层析成像反演方法
4.3 电磁超声兰姆波层析成像方法仿真分析
4.3.1 层析成像方法理想速度模型计算
4.3.2 层析成像方法理想速度模型成像
4.4 本章小结
第5章 基于联合迭代重建技术的盲孔缺陷定量描述
5.1 引言
5.2 电磁超声兰姆波层析成像实验装置设计
5.2.1 层析成像实验装置硬件设计
5.2.2 实验装置软件控制程序设计
5.2.3 层析成像实验平台搭建和实验方法
5.3 基于传统联合迭代重建技术的缺陷定量描述
5.3.1 基于传统SIRT的缺陷图像重构
5.3.2 基于传统SIRT的缺陷定量描述与误差分析
5.4 基于改进联合迭代重建技术的缺陷定量描述
5.4.1 基于改进SIRT的缺陷定量描述方法
5.4.2 基于改进SIRT的缺陷定量描述实例
5.4.3 基于改进SIRT的缺陷定量描述误差分析与验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道压电超声腐蚀内检测技术研究进展[J]. 杨金生,邱城,高辉明,邱长春,李振北,李岩,田瑜. 油气储运. 2018(06)
[2]结构裂纹损伤的Lamb波层析成像监测与评估研究[J]. 王强,胥静,王梦欣,宋春晓. 机械工程学报. 2016(06)
[3]基于全向EMAT的金属板缺陷Lamb波层析成像方法[J]. 魏争,黄松岭,王珅,赵伟. 清华大学学报(自然科学版). 2014(12)
[4]电磁超声检测技术的研究进展[J]. 陈鹏,韩德来,蔡强富,刘美全. 国外电子测量技术. 2012(11)
[5]管道结构中的类兰姆波层析成像[J]. 张海燕,于建波,陈先华. 声学学报. 2012(01)
[6]金属板材表面缺陷检测发展现状[J]. 李瑶,王快社,刘长瑞. 材料导报. 2011(S2)
[7]基于波结构的Lamb波单一模态激励仿真[J]. 吴斌,周伟,郑阳,何存富. 无损检测. 2011(07)
[8]薄板腐蚀缺陷兰姆波成像检测的有限元模拟[J]. 魏运飞,卢超. 测试技术学报. 2010(03)
[9]超声层析成像检测系统的研究与实现[J]. 丁希发,王浩全. 电子设计工程. 2009(11)
[10]各向同性薄板中横穿孔缺陷的超声兰姆波层析成像[J]. 张海燕,周全,吕东辉,刘镇清. 声学学报(中文版). 2007(01)
博士论文
[1]面向钢轨轨底缺陷检测的电磁超声换能器研究[D]. 苏日亮.哈尔滨工业大学 2015
[2]用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技术研究[D]. 康磊.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]用于板材缺陷检测的电磁超声相控阵换能器设计[D]. 杨金旭.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于电磁超声Lamb波层析成像的板材缺陷检测研究[D]. 张超.哈尔滨工业大学 2016
[3]金属板材中电磁超声导波检测技术的研究[D]. 蒋韬.哈尔滨工业大学 2010
[4]基于弯曲射线的跨孔层析成像算法研究[D]. 杨薇.吉林大学 2008
[5]东北轻合金有限责任公司特种铝合金板带材产品战略研究[D]. 钟利.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3699097
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【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.2 课题的国内外研究现状
1.2.1 兰姆波层析成像技术国外研究现状
1.2.2 兰姆波层析成像技术国内研究现状
1.2.3 兰姆波层析成像技术研究现状分析
1.3 本文主要研究内容
第2章 基于电磁超声兰姆波层析成像的盲孔缺陷定量描述总体方案
2.1 引言
2.2 电磁超声兰姆波无损检测技术原理
2.3 电磁超声兰姆波层析成像原理与方法
2.3.1 基于走时信息的缺陷图像重构方法
2.3.2 基于幅值信息的缺陷图像重构方法
2.4 基于电磁超声兰姆波层析成像的盲孔缺陷定量描述方案设计
2.5 本章小结
第3章 双模式全指向型电磁超声兰姆波换能器设计
3.1 引言
3.2 电磁超声兰姆波层析成像换能器工作区域选择
3.2.1 基于层析成像原理工作区域选取
3.2.2 电磁超声兰姆波换能器工作区域仿真分析
3.3 电磁超声兰姆波换能器结构和参数设计
3.3.1 电磁超声兰姆波换能器磁铁和线圈结构设计
3.3.2 电磁超声兰姆波换能器磁铁和线圈参数设计
3.3.3 电磁超声兰姆波换能器磁铁和线圈参数微调
3.4 电磁超声兰姆波层析成像换能器实验测试
3.4.1 全指向性测试
3.4.2 单一模式激发性测试
3.5 本章小结
第4章 基于走时和幅值信息的电磁超声兰姆波层析成像方法
4.1 引言
4.2 电磁超声兰姆波层析成像方法设计
4.2.1 电磁超声兰姆波层析成像正演方法
4.2.2 电磁超声兰姆波层析成像反演方法
4.3 电磁超声兰姆波层析成像方法仿真分析
4.3.1 层析成像方法理想速度模型计算
4.3.2 层析成像方法理想速度模型成像
4.4 本章小结
第5章 基于联合迭代重建技术的盲孔缺陷定量描述
5.1 引言
5.2 电磁超声兰姆波层析成像实验装置设计
5.2.1 层析成像实验装置硬件设计
5.2.2 实验装置软件控制程序设计
5.2.3 层析成像实验平台搭建和实验方法
5.3 基于传统联合迭代重建技术的缺陷定量描述
5.3.1 基于传统SIRT的缺陷图像重构
5.3.2 基于传统SIRT的缺陷定量描述与误差分析
5.4 基于改进联合迭代重建技术的缺陷定量描述
5.4.1 基于改进SIRT的缺陷定量描述方法
5.4.2 基于改进SIRT的缺陷定量描述实例
5.4.3 基于改进SIRT的缺陷定量描述误差分析与验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道压电超声腐蚀内检测技术研究进展[J]. 杨金生,邱城,高辉明,邱长春,李振北,李岩,田瑜. 油气储运. 2018(06)
[2]结构裂纹损伤的Lamb波层析成像监测与评估研究[J]. 王强,胥静,王梦欣,宋春晓. 机械工程学报. 2016(06)
[3]基于全向EMAT的金属板缺陷Lamb波层析成像方法[J]. 魏争,黄松岭,王珅,赵伟. 清华大学学报(自然科学版). 2014(12)
[4]电磁超声检测技术的研究进展[J]. 陈鹏,韩德来,蔡强富,刘美全. 国外电子测量技术. 2012(11)
[5]管道结构中的类兰姆波层析成像[J]. 张海燕,于建波,陈先华. 声学学报. 2012(01)
[6]金属板材表面缺陷检测发展现状[J]. 李瑶,王快社,刘长瑞. 材料导报. 2011(S2)
[7]基于波结构的Lamb波单一模态激励仿真[J]. 吴斌,周伟,郑阳,何存富. 无损检测. 2011(07)
[8]薄板腐蚀缺陷兰姆波成像检测的有限元模拟[J]. 魏运飞,卢超. 测试技术学报. 2010(03)
[9]超声层析成像检测系统的研究与实现[J]. 丁希发,王浩全. 电子设计工程. 2009(11)
[10]各向同性薄板中横穿孔缺陷的超声兰姆波层析成像[J]. 张海燕,周全,吕东辉,刘镇清. 声学学报(中文版). 2007(01)
博士论文
[1]面向钢轨轨底缺陷检测的电磁超声换能器研究[D]. 苏日亮.哈尔滨工业大学 2015
[2]用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技术研究[D]. 康磊.哈尔滨工业大学 2011
硕士论文
[1]用于板材缺陷检测的电磁超声相控阵换能器设计[D]. 杨金旭.哈尔滨工业大学 2017
[2]基于电磁超声Lamb波层析成像的板材缺陷检测研究[D]. 张超.哈尔滨工业大学 2016
[3]金属板材中电磁超声导波检测技术的研究[D]. 蒋韬.哈尔滨工业大学 2010
[4]基于弯曲射线的跨孔层析成像算法研究[D]. 杨薇.吉林大学 2008
[5]东北轻合金有限责任公司特种铝合金板带材产品战略研究[D]. 钟利.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3699097
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3699097.html
