基于FPGA的编码超声稀疏数据获取方法及板材焊缝缺陷成像

发布时间：2022-10-09 15:58

　　板材结构大量应用于船舶制造中,焊接是板材连接的主要工艺手段,焊缝质量好坏直接影响船舶航行的安全性,也是保障船舶制造质量的重要环节。而焊缝在焊接过程中不可避免地会产生缺陷,对焊缝缺陷实施有效检测与成像是焊缝质量的重要保障手段。超声相控阵检测技术已经广泛应用于该类焊缝的检测,但由于该项技术在超声激励方式和数据接收方法存在的局限,无法接收到缺陷更加丰富的信息;而基于全矩阵全聚焦的成像方法尽管可以获取缺陷丰富的回波信息,但接收数据量太大,制约了数据处理的实时性。同时,这些检测方法一般采用脉冲超声波激励,相同激励电压下的回波信噪比较小,不利于缺陷的量化评估。为此,论文以编码超声波作为信号载体,将基于有限新息率的稀疏采样方法应用于数据采集环节,极大地减少了采集数据量。考虑到稀疏数据在重构时的时效性问题,将其在FPGA上实现,以提高参数重构实时性,并利用稀疏数据重构参数对缺陷进行了可视化成像,为板材焊缝缺陷检测提供新的方法。论文归纳和总结了板材焊缝缺陷无损检测方法和技术现状,对其特点进行了分析,针对目前超声检测与成像方法技术的局限性,确定了本论文的研究思路和总体构架。介绍了编码超声缺陷检测原理,研究... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 板材焊缝缺陷超声检测方法及研究现状
    1.3 超声检测信号稀疏采样方法研究现状
    1.4 超声成像方法研究现状
    1.5 论文主要研究内容与章节安排
第二章 板材焊缝超声检测原理与方法
    2.1 板材焊缝脉冲超声检测原理与方法
        2.1.1 板材焊缝缺陷种类
        2.1.2 板材焊缝缺陷检测方法
        2.1.3 板材焊缝缺陷脉冲超声检测原理与方法
    2.2 板材焊缝编码超声检测原理
        2.2.1 编码激励超声检测原理
        2.2.2 编码序列的设计
        2.2.3 脉冲压缩方法
        2.2.4 编码超声稀疏采样原理
    2.3 小结
第三章 稀疏数据声学特征参数重构与FPGA实现方法研究
    3.1 编码超声信号稀疏数据特征参数重构方法
    3.2 FPGA设计原理
        3.2.1 FPGA开发环境
        3.2.2 FPGA开发流程
    3.3 稀疏数据特征参数重构的FPGA算法及实现
    3.4 特征参数重构FPGA算法验证与分析
    3.5 小结
第四章 基于稀疏数据特征的全聚焦成像方法
    4.1 全聚焦成像方法原理
        4.1.1 全矩阵采集
        4.1.2 全聚焦方法
    4.2 焊缝缺陷全聚焦成像方法
    4.3 基于稀疏数据的全聚焦成像方法
    4.4 成像仿真结果与分析
        4.4.1 成像仿真参数设定
        4.4.2 稀疏数据和常规数据全聚焦成像仿真对比
    4.5 小结
第五章 成像系统检测试验与结果分析
    5.1 成像试验系统搭建
    5.2 超声信号稀疏数据特征参数重构的性能验证与分析
    5.3 成像系统在焊缝缺陷检测中的性能验证与分析
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]编码超声稀疏采样仿真研究[J]. 邱越,宋寿鹏,吴华清.  测控技术. 2019(09)
[2]复合钢板对接焊缝TOFD检测技术研究[J]. 陈心一.  石油和化工设备. 2019(05)
[3]超声无损检测技术在金属材料焊接缺陷检测中的应用[J]. 马俊.  中国金属通报. 2019(03)
[4]钢轨缺陷无损检测与评估技术综述[J]. 张辉,宋雅男,王耀南,梁志聪,赵淼.  仪器仪表学报. 2019(02)
[5]箱梁结构件焊缝表面缺陷特征提取及分类研究[J]. 葛为民,申耀华,王肖锋.  仪器仪表学报. 2018(12)
[6]焊缝缺陷高度超声测量的分析[J]. 甘志云,李江,刘贵吉,刘程.  无损检测. 2018(06)
[7]钢焊缝全聚焦法检测应用演示[J]. 李衍.  无损探伤. 2018(01)
[8]超声全聚焦成像校正模型及加速算法[J]. 贾乐成,陈世利,白志亮,曾周末,杨晓霞.  仪器仪表学报. 2017(07)
[9]采样方法研究综述[J]. 宋寿鹏,邵勇华,堵莹.  数据采集与处理. 2016(03)
[10]矩阵换能器超声三维成像方法研究[J]. 周正干,李洋,陈芳浩,周文彬.  仪器仪表学报. 2016(02)

博士论文
[1]医学超声成像中的编码激励技术及其性能优化的研究[D]. 傅娟.华南理工大学 2014

硕士论文
[1]基于编码超声与信源标识技术的管道缺陷检测方法研究[D]. 刘明宇.江苏大学 2018
[2]基于FRI的超声信号稀疏采样硬件实现方法研究[D]. 江洲.江苏大学 2017
[3]奥氏体不锈钢焊缝超声TOFD检测的关键技术研究[D]. 张翀.南昌航空大学 2016
[4]超声回波参数估计及其在管道缺陷检测中的应用[D]. 邵勇华.江苏大学 2016
[5]基于FPGA的超声相控阵检测系统的研究与设计[D]. 仲光明.南京航空航天大学 2016
[6]超声相控阵成像系统设计技术研究[D]. 吴朕.南京航空航天大学 2015
[7]基于全采样数据的缺陷三维重建方法研究[D]. 王常玺.哈尔滨工业大学 2015
[8]编码发射技术在大功率超声探伤仪器中的应用[D]. 邓勇.华南理工大学 2015
[9]环形焊缝自动化在线超声TOFD成像检测技术的研究[D]. 陈红赢.浙江大学 2015
[10]基于FRI的超声波低频成像[D]. 林伟毅.华南理工大学 2013



本文编号：3688933