基于时间反转算子的超声阵列无损检测方法仿真研究

发布时间：2023-04-04 04:43

　　在以航空航天、国防军工为代表的高精尖领域,为保证系统安全可靠地工作,定期对核心零部件进行检测与评价是至关重要的。超声相控阵检测具有检测模式灵活、探测深度大和检测速度快等优势,已经成为上述领域的重要检测手段。但是常规相控阵检测方法的成像分辨率无法突破瑞利衍射极限,影响后续缺陷的评价,因此本文对基于时间反转算子的超分辨成像算法进行研究,同时针对时间反转算子估计对噪声敏感的问题深入分析,通过提高回波信号的信噪比,保证超分辨成像算法的稳定性,本文的主要研究工作如下:分析超声体波在固体介质中的传播特性。推导波动方程,针对建模仿真时常用的声波(柱面波和平面波)计算其特解表达式,研究声波在固体介质中的两种常见模态(横波和纵波)的相关特性,以及声波在不连续边界面处的作用,最后对声波在固体介质中的传播衰减特性进行分析,提出固体介质衰减系数的有效测定方法,为后续检测提供理论基础。对一维线性阵列进行建模。通过远场声压指向性函数分析阵列几何参数和激励信号频率对阵列检测性能的影响,证明通过增大激励信号频率,减小波长可以提高检测精度,限制阵元间距小于等于半波长可以在成像范围内有效消除栅瓣;利用波束轮廓建模对线性阵...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 超声相控阵检测研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 固体介质中超声波传播特性研究
    2.1 引言
    2.2 波动方程推导及特解形式
    2.3 固体介质中复杂的波的模态
    2.4 声波在不连续边界面处的作用
    2.5 波的能量衰减特性
    2.6 本章小结
第3章 一维线性超声相控阵建模分析
    3.1 引言
    3.2 超声阵列换能器选择
    3.3 超声缺陷检测基本原理及方法
    3.4 一维线性超声相控阵建模
        3.4.1 单阵元声压指向性函数分析
        3.4.2 阵列换能器声压指向性分析
    3.5 超声相控阵检测性能评价
        3.5.1 波束轮廓建模及分析
        3.5.2 点传播函数建模及分析
    3.6 本章小结
第4章 缺陷检测方法研究
    4.1 引言
    4.2 全聚焦成像算法
        4.2.1 算法核心思想
        4.2.2 算法仿真
    4.3 相干平面波复合成像
        4.3.1 算法核心思想
        4.3.2 算法仿真
    4.4 时间反转多信号分类算法
        4.4.1 算法核心思想
        4.4.2 算法推导
        4.4.3 时间反转算子估计
        4.4.4 算法仿真
    4.5 本章小结
第5章 有限元仿真验证
    5.1 引言
    5.2 COMSOL介绍
    5.3 仿真模型建立
        5.3.1 几何模型和材料参数设置
        5.3.2 仿真物理场设置
        5.3.3 有限元网格剖分
        5.3.4 仿真求解器设置
    5.4 仿真结果
        5.4.1 超声纵波声速标定
        5.4.2 仿真验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3781805