相控阵超声场建模及其自动化检测技术研究

发布时间：2024-02-14 23:57

　　相控阵超声无损检测技术由于具有声束柔性化合成与自适应控制能力,可满足复杂结构、近端面和近表面缺陷的检测应用需求,能有效减少检测死区和盲区,加之其动态聚焦能力使得成像检测性能大幅度提升。因此,该技术已成为目前无损检测领域研究和应用的热点之一。然而,经过几十年的发展,尽管相控阵超声无损检测技术取得了飞速的发展,但随着应用范围的不断扩展及工业检测对象和需求的多样化,该技术在理论、技术和应用等层面上都有待进一步深化研究。实际上,相控阵超声无损检测技术的有效实施还有赖于换能器的优化设计及声束合成控制参数的合理选择,而声场建模及其检测重建技术分别构成了该技术研究的理论和应用基础。但现有的声场理论建模主要是针对均匀介质而展开,并且声场检测重建方法也存在自动化程度不高、检测结果表征不友好等问题。基于以上背景,在国家自然科学基金项目“圆柱类部件高性能自动化相控阵超声成像检测理论与技术的研究”(No.51675480)的资助下,本学位论文提出开展相控阵超声场建模及其自动化检测技术研究。在了解相控阵超声无损检测技术、声场建模及其检测重建方法的研究现状与发展趋势,明确相关技术所面临的挑战与问题的基础上,重点开...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图21超声波传播示愈图

声压函数可以表达为??（＼１／２??ｐ（ｒ，ｔ）＝以?（２－４）??Ｖ?Ｊ??其中，凡是关于波数々的函数，可以通过式（２－２）、式（２－３）和式（２－４）进行求解。式（２－４）??是简单线源的声压分布函数，是后续计算声场模型的基础。??２）矩形阵元的声压分布??相控线性阵列中的单....

图２．２相控阵波束合成控制示意图??图２．２（ｂ）所示是相控阵波束聚焦的原理示意图，最先激励两侧的阵元，然后以一??

最终实现柔性地控制声场波束。常见的波束合成方法是通过给阵元加以固??定的激励延时量而形成波束聚焦和偏转｜７５］。??如图２．２（ａ）所示是相控阵波束偏转的原理示意图，通过顺序脉冲激励阵列阵元实??现相控阵波束的相位控制。改变激励脉冲的时间序列，就可以使声束传播的方向重新??定向到....

图2.4均匀介返

如图２．５所示，为叠层结构中相控阵超声场声压的几种情况。具体的仿真参数为：??第一层介质水，厚度为２０ｍｍ，声速１５００ｍ／ｓ，第二层介质为钢，声速５９００ｍ／ｓ?（模拟??水浸式检测环境）？，阵元中心频率为５ＭＨｚ，阵元数量３２个，阵元长度为１０ｍｍ，阵元??宽度为０．４ｍｍ，....

图2乃盛层结构中的声场分布

：１０?２０?３０?－ＪＯ?５０?／＜？?ＴＯ?ｘ〇?｜〇?；〇?ｔｏ?４０?ｆ〇?ｍｉ?７０?Ｗ）??／ｉｍｉｎ）?Ｚ（ｍｍ＞??⑷波束无偏转、聚焦４０ｍｍ处?（ｂ）波束偏转４０°、聚焦４０ｍｍ处??图２．４均匀介质中的声场分布??如图２．５所示，为叠层结构中相控阵超声场声压的....

本文编号：3898836