基于小波分析的激光超声表面缺陷信号处理方法研究

发布时间：2017-08-30 12:42

  本文关键词：基于小波分析的激光超声表面缺陷信号处理方法研究

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【摘要】：由于金属部件(如铝板)老化或是损坏会影响部件的使用寿命,更有可能带来其他严重的危害,表面损伤是引起金属部件老化和损坏的重要原因,所以对金属表面凹痕或损伤的检测的研究很有必要。超声检测技术是最常用的无损检测技术之一,采用激光超声技术具备诸多优势：可实现非接触的激发和测量、频带宽、适用材料的范围很广、测量精准、能对表面凹痕进行检测与定位。 本文研究了激光超声表面缺陷检测原理并搭建了激光超声表面缺陷检测系统。分析了激光超声表面波的传播特性,并应用sym8小波对激光超声表面波缺陷信号进行7层分解并重构对其进行降噪处理,并取得了较好的效果,同时为信号处理研究提供了基础。在对激光声表面波信号传播方式进行了研究的同时,也对激光在样品中声表面波的波速进行了测量。通过三组不同的对比实验总结归纳了激励源位置变化时表面波信号特征及有无缺陷时表面波信号特征,并与利用有限元仿真的实验结论吻合。本文实现了通过“扫描法”准确地判断样品金属板是否含有缺陷,并且能够精准的确定凹痕位置,同时通过比较回波信号峰峰值来进一步确定表面凹痕尺寸大小的范围。
【关键词】：激光超声 小波分析 声表面波 降噪
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题的研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 激光超声检测表面缺陷技术发展与研究现状8-10
• 1.2.2 小波分析在激光超声无损检测中的发展与研究现状10-11
• 1.3 本文的主要研究工作及内容安排11-12
• 2. 激光超声检测系统及小波分析理论12-24
• 2.1 激光超声的激发机理12-14
• 2.1.1 热弹激发机理12-13
• 2.1.2 烧蚀激发机理13-14
• 2.2 激光超声表面损伤检测方法14-15
• 2.3 激光超声表面损伤检测系统15-19
• 2.3.1 激光超声激励源与检测系统16
• 2.3.2 激光超声数据采集系统16-18
• 2.3.3 标准件制备18
• 2.3.4 激光超声表面波损伤检测试验系统系统实物18-19
• 2.4 小波分析基本理论19-23
• 2.4.1 小波分析的定义19-20
• 2.4.2 连续小波变换20-22
• 2.4.3 离散小波变换22-23
• 2.5 本章总结23-24
• 3. 激光超声信号的特性分析及降噪处理24-42
• 3.1 激光超声表面波的传播特性24
• 3.2 激光超声信号的降噪原理24-26
• 3.3 激光超声信号的小波分析及重构26-41
• 3.3.1 小波基的选择27-28
• 3.3.2 小波尺度的确定28-29
• 3.3.3 激光超声信号的时频分析29-32
• 3.3.4 激光超声信号的分解及重构32-36
• 3.3.5 小波变换中几种不通过方法降噪结果比较36-39
• 3.3.6 采用小波处理和采用EMD处理后的信号比较39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4. 激光超声表面波与缺陷作用信号特征分析42-63
• 4.1 激光超声表面波损伤检测的仿真模拟分析42-44
• 4.1.1 激光线源热.结构耦合模型42-43
• 4.1.2 不同检测位置的数值模拟结果分析43-44
• 4.2 激光超声表面波波速测量44-46
• 4.3 激光超声表面波信号沿边界反射46-54
• 4.3.1 激光超声表面波信号沿边界反射46-50
• 4.3.2 分析反射回波产生的原因50-54
• 4.4 有无缺陷时表面波信号特征分析54-59
• 4.4.1 激励源位置变化时表面波信号特征分析54-58
• 4.4.2 有无缺陷时表面波信号特征分析58-59
• 4.5 表面缺陷深度的变化对表面波信号的影响59-62
• 4.6 本章总结62-63
• 5. 总结展望63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：759388