基于超声相控阵的车轮轮辋缺陷检测系统研究
发布时间：2023-03-11 06:53
我国高铁发展迅速,目前“复兴号”动车组列车标准时速已经达到350km/h。高速运行的列车,需要非常严格的安全防护及检测措施,尤其是机车与钢轨直接接触的部分——车轮。国内外针对列车车轮在线生产时缺陷的无损检测通常采用超声和磁粉相结合的方法,其内部缺陷的检测采用超声波探伤为主。传统的压电超声波探伤由于其特性,对垂直于声束方向的缺陷比较敏感。但列车在运行过程中由于多种原因,缺陷的产生具有很大的随机性,故传统超声波探伤具有很大的局限性。近年来,随着电子技术的飞速发展,超声相控阵检测技术成为一个研究热点。通过对各阵元的有序激励实现对声束的偏转及聚焦,联合扇形扫查、电子扫查(线性扫查)、动态深度聚焦(DDF)等具有更多的声束入射方向的工作方式,使其相比于传统超声具有更快的检测速度与更高的灵敏度。本文以超声相控阵技术在高铁车轮轮辋检测中应用为目标,基于Multi 2000相控阵板卡,通过研究超声相控阵电子扫描控制、相控阵声场建模与仿真、相控阵自适应聚焦、相控阵图像显示与重建等关键技术,自行搭建了一套完整的适用于高铁车轮轮辋自动检测的超声相控阵检测系统。本文首先从超声相控阵的发射和接收、聚焦法则以及扫...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状和发展
1.2.1 超声相控阵的历史概述
1.2.2 超声相控阵技术的国内外研究现状
1.2.3 车轮检测技术发展现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 超声相控阵检测技术的基本原理
2.1 超声波检测概述
2.2 超声相控阵检测原理
2.2.1 超声相控阵的发射
2.2.2 超声相控阵的接收
2.3 聚焦法则
2.3.1 声束偏转
2.3.2 声束聚焦
2.3.3 声束偏转及聚焦
2.4 扫描模式
2.4.1 常规扫描模式
2.4.2 相控阵特有的扫描模式
2.5 本章小结
第三章 超声相控阵的声场分析与仿真
3.1 超声相控阵换能器阵列
3.2 超声相控阵声场模型的建立
3.2.1 声场数学模型建立的常用方法
3.2.2 基于空间脉冲响应的声场模型
3.2.3 阵元空间脉冲响应的计算
3.3 超声相控阵声场仿真的实现
3.3.1 仿真平台FieldⅡ
3.3.2 声场仿真程序的实现
3.4 超声相控阵声场仿真实验结果及分析
3.4.1 相控阵声场的定点聚焦仿真
3.4.2 相控阵声场的偏转及聚焦仿真
3.4.3 相控阵声场的动态聚焦仿真
3.5 本章小结
第四章 基于超声相控阵的车轮轮辋检测系统
4.1 总体思路及设计原则
4.2 系统的硬件设计
4.2.1 Multi2000软件接口
4.2.2 辅助机械和电气装置
4.3 系统的软件设计
4.3.1 动态深度聚焦算法
4.3.2 检测成像算法研究
4.3.3 相控阵探伤上位机软件设计
4.4 本章小结
第五章 车轮轮辋实验及结果分析
5.1 车轮轮辋缺陷的形成
5.2 人工模拟缺陷的制作
5.2.1 标准试块
5.2.2 人工缺陷样轮
5.3 车轮轮辋探伤实验及分析
5.3.1 仪器指标测试实验
5.3.2 探头指标测试实验
5.3.3 人工缺陷样轮探伤实验
5.3.4 实验结果及分析
5.4 横波检测实验及分析讨论
5.5 在役车轮探伤实验及分析
5.5.1 在役车轮人工缺陷分布
5.5.2 在役车轮检测实验及结果分析
5.6 本章小结
第六章 超声相控阵在管材、棒材上的应用
6.1 超声相控阵在管材上的应用及实验分析
6.1.1 管材常见缺陷及检测现状
6.1.2 管材的超声相控阵检测工艺设计
6.2 超声相控阵在棒材上的应用及实验分析
6.2.1 棒材常见缺陷及检测现状
6.2.2 棒材的超声相控阵检测工艺设计
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 论文完成的主要研究工作
7.2 需要进一步的研究及改进
参考文献
攻读硕士学位期间发布的论文
致谢
本文编号：3759407
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状和发展
1.2.1 超声相控阵的历史概述
1.2.2 超声相控阵技术的国内外研究现状
1.2.3 车轮检测技术发展现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 超声相控阵检测技术的基本原理
2.1 超声波检测概述
2.2 超声相控阵检测原理
2.2.1 超声相控阵的发射
2.2.2 超声相控阵的接收
2.3 聚焦法则
2.3.1 声束偏转
2.3.2 声束聚焦
2.3.3 声束偏转及聚焦
2.4 扫描模式
2.4.1 常规扫描模式
2.4.2 相控阵特有的扫描模式
2.5 本章小结
第三章 超声相控阵的声场分析与仿真
3.1 超声相控阵换能器阵列
3.2 超声相控阵声场模型的建立
3.2.1 声场数学模型建立的常用方法
3.2.2 基于空间脉冲响应的声场模型
3.2.3 阵元空间脉冲响应的计算
3.3 超声相控阵声场仿真的实现
3.3.1 仿真平台FieldⅡ
3.3.2 声场仿真程序的实现
3.4 超声相控阵声场仿真实验结果及分析
3.4.1 相控阵声场的定点聚焦仿真
3.4.2 相控阵声场的偏转及聚焦仿真
3.4.3 相控阵声场的动态聚焦仿真
3.5 本章小结
第四章 基于超声相控阵的车轮轮辋检测系统
4.1 总体思路及设计原则
4.2 系统的硬件设计
4.2.1 Multi2000软件接口
4.2.2 辅助机械和电气装置
4.3 系统的软件设计
4.3.1 动态深度聚焦算法
4.3.2 检测成像算法研究
4.3.3 相控阵探伤上位机软件设计
4.4 本章小结
第五章 车轮轮辋实验及结果分析
5.1 车轮轮辋缺陷的形成
5.2 人工模拟缺陷的制作
5.2.1 标准试块
5.2.2 人工缺陷样轮
5.3 车轮轮辋探伤实验及分析
5.3.1 仪器指标测试实验
5.3.2 探头指标测试实验
5.3.3 人工缺陷样轮探伤实验
5.3.4 实验结果及分析
5.4 横波检测实验及分析讨论
5.5 在役车轮探伤实验及分析
5.5.1 在役车轮人工缺陷分布
5.5.2 在役车轮检测实验及结果分析
5.6 本章小结
第六章 超声相控阵在管材、棒材上的应用
6.1 超声相控阵在管材上的应用及实验分析
6.1.1 管材常见缺陷及检测现状
6.1.2 管材的超声相控阵检测工艺设计
6.2 超声相控阵在棒材上的应用及实验分析
6.2.1 棒材常见缺陷及检测现状
6.2.2 棒材的超声相控阵检测工艺设计
6.3 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 论文完成的主要研究工作
7.2 需要进一步的研究及改进
参考文献
攻读硕士学位期间发布的论文
致谢
本文编号：3759407
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3759407.html
