焊缝晶粒度的超声散射检测方法研究

发布时间：2017-10-05 01:25

  本文关键词：焊缝晶粒度的超声散射检测方法研究

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【摘要】：焊缝晶粒度对工件的力学性能有直接影响,研究压力容器的焊缝晶粒度对安全生产有重要意义。目前主要通过金相法测量焊缝晶粒度,但金相法存在需制备试件,检测周期长,无法在线检测,检测具有破坏性等问题。为解决上述问题,论文引入超声单次散射响应模型(SSR),提出基于超声图像分割的超声散射检测方法,通过超声信号分析与处理对焊缝晶粒度进行评价。本文主要完成的工作如下:1.建立了聚焦探头声场分布模型,此模型是通过高斯声束模型的维格纳变换获得。通过仿真与实验对比,此模型与实际相符,为后续超声回波响应函数的研究提供理论基础。2.引入单次散射模型(SSR)和模型计算方法。分析了焊缝的微观组织性能,依据焊缝不同区域晶粒度不同,提出了基于超声图像分割的焊缝晶粒度超声散射检测方法。3.超声晶粒度检测对探头位姿要求相比定性检测缺陷更苛刻,论文提出了超声检测探头位姿控制算法,将并联机器人的并联控制思想引入到超声检测过程中,并进行了位姿控制仿真。为超声晶粒度检测精确度提供硬件保障,同时为超声检测设备向自动化、智能化方向发展提供一种控制算法。4.引入短时傅里叶变换对超声信号进行分析,根据分析结果,再对超声信号进行滤波处理,能够更加精确地提取超声信号携带的信息。5.通过超声散射检测晶粒度实验验证了基于超声图像分割的超声散射晶粒度检测方法的可行性和可操作性。同时验证了短时傅里叶变换能够有效分析超声信号中频率与时间的联系,从全时域或全频域分析转向时-频分析。
【关键词】：超声散射 焊缝晶粒度 声场分布 短时傅里叶变换 图像分割
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG441.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 超声检测晶粒度的主要方法对比10-13
• 1.2.1 超声速度法10-11
• 1.2.2 超声衰减法11-12
• 1.2.3 相对衰减法12
• 1.2.4 背向散射法12-13
• 1.3 国外研究现状13
• 1.4 国内研究现状13-15
• 1.5 超声晶粒度检测存在的问题15
• 1.6 主要研究内容15-17
• 第2章 超声探头声场分布模型17-29
• 2.1 超声声场建模的数学基础17-22
• 2.1.1 格林方程17-19
• 2.1.2 高斯波束19-20
• 2.1.3 维格纳变换20-22
• 2.2 超声探头高斯声束的维格纳变换22-24
• 2.3 超声探头的声场仿真24-25
• 2.4 超声探头的声场测量实验25-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 焊缝晶粒度的超声散射检测方法29-39
• 3.1 单晶材料晶粒度检测的超声散射模型29-33
• 3.2 单晶材料晶粒度的超声检测步骤33
• 3.3 焊接接头组织性能分析33-36
• 3.3.1 焊缝金属的显微组织与性能分析34-35
• 3.3.2 焊接热影响区的显微组织与性能分析35-36
• 3.4 焊缝晶粒度超声检测步骤36-37
• 3.5 超声C图像的图像分割算法37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 焊缝晶粒度的超声检测探头位姿分析39-45
• 4.1 超声检测探头位姿控制需求分析39-40
• 4.2 超声检测探头位姿分析40-43
• 4.2.1 超声检测探头位姿控制数学建模41-42
• 4.2.2 超声探头位姿控制算法42-43
• 4.3 超声探头位姿控制仿真分析43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 焊缝晶粒度检测的超声信号分析与处理45-67
• 5.1 超声信号的短时傅里叶变换45-49
• 5.1.1 短时傅里叶变换在超声信号分析中的应用46-47
• 5.1.2 超声信号分析的窗函数选择47-49
• 5.2 超声信号的软件数字滤波设计49-52
• 5.3 焊缝晶粒度的超声散射检测方法实验验证52-65
• 5.3.1 焊缝晶粒度的超声散射检测实验装置52-53
• 5.3.2 超声散射检测探头的参数选择53-54
• 5.3.3 超声散射检测探头的增益修正54-55
• 5.3.4 超声扫查参数设置55-59
• 5.3.5 超声A型波信号处理59-62
• 5.3.6 超声A波同超声C图像的转换62-63
• 5.3.7 超声C图像的图像分割63
• 5.3.8 焊缝晶粒度的评价63-65
• 5.4 本章小结65-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果74

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 沈伟;吴瑞明;刘云峰;;超声检测并联机器人位姿分析研究[J];机电工程;2015年06期

2 涂春磊;徐志农;杨辰龙;张余斌;;曲面工件超声检测机器人误差补偿分析[J];轻工机械;2011年05期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张杨;基于声束分析的超声检测中几个关键问题的研究[D];浙江大学;2012年

2 李钊;碳纤维复合材料孔隙率超声检测与评价技术研究[D];浙江大学;2014年

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本文编号：974005