二维阵列导波聚焦方法及无损检测系统研究

发布时间：2017-10-21 16:29

  本文关键词：二维阵列导波聚焦方法及无损检测系统研究

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【摘要】：曲面类零件大量应用于国防航空和民用航空等领域,作为关键结构的核心零件,其工作环境相对复杂和恶劣,极易在工作过程中形成表面裂纹缺陷,因此必须对其进行严格的无损检测,确保正常工作。本课题针对目前曲面类零件超声无损检测所面临的问题,提出了用阵列导波检测曲面类零件表面缺陷的思想,应用柔性阵列换能器,解决换能器与曲面耦合问题,实现曲面零件表面微裂纹的检测。导波具有多模态和频散特性,本文基于导波检测原理,通过理论和实验相结合的方法,对阵列换能器激励导波模态控制问题进行了研究,提出了导波模态变频控制和相位控制理论。为提高检测效率,设计了柔性二维阵列换能器,依据导波模态相位控制和相控阵理论,提出了二维阵列导波双相控聚焦方法,并将其应用于二维阵列导波成像检测。根据柔性二维阵列换能器设计和理论算法研究,设计了二维阵列无损检测系统,开展了硬件的选型和软件详细的模块化设计,搭建了二维阵列无损检测系统。应用二维阵列无损检测系统,设计了验证和检测实验,验证了系统的功能和理论算法,实现了运用聚焦导波对不同被测件上缺陷的实时检测成像。本文设计的二维阵列无损检测系统适用于二维阵列换能器的导波和表面波检测,可以应用于曲面类零件表面缺陷的无损检测,其核心是可以实现对表面缺陷的实时成像检测,方便用户通过实时图像辨别缺陷位置,提高了检测效率和可靠性。
【关键词】：柔性二维阵列换能器 导波双相控聚焦 检测系统 曲面类缺陷 实时B扫
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH878
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 阵列导波超声无损检测技术的研究意义10-13
• 1.2 阵列导波超声无损检测技术的发展现状13-16
• 1.2.1 阵列导波超声无损检测方法的研究现状14-15
• 1.2.2 阵列导波换能器的研究和发展现状15-16
• 1.2.3 阵列导波超声无损检测技术的发展趋势16
• 1.3 本课题的研究内容16-19
• 第2章 线性阵列导波模态选择与控制方法19-38
• 2.1 导波检测原理19-23
• 2.1.1 导波传播原理19-22
• 2.1.2 导波激励原理22-23
• 2.2 线性阵列换能器导波激励分析23-26
• 2.2.1 线性阵列导波激励特性23-24
• 2.2.2 线性阵列换能器阵元间距确定24-25
• 2.2.3 线性阵列导波模态选择与控制方法分析25-26
• 2.3 阵列导波模态变频控制26-30
• 2.3.1 阵列导波模态变频控制理论分析26-27
• 2.3.2 阵列导波模态变频控制实验分析27-30
• 2.4 阵列导波模态相位控制30-37
• 2.4.1 阵列导波相位控制理论分析30-32
• 2.4.2 阵列导波相位控制数值分析32-34
• 2.4.3 阵列导波相位控制实验分析34-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 二维阵列导波换能器双相控聚焦及成像方法研究38-51
• 3.1 柔性二维阵列导波换能器38-39
• 3.2 柔性二维阵列导波换能器设计39-43
• 3.3 二维阵列导波双相控聚焦方法43-48
• 3.3.1 二维阵列导波双相控聚焦方法研究43-45
• 3.3.2 二维阵列导波双相控聚焦验证实验45-48
• 3.4 二维阵列导波成像方法48-50
• 3.4.1 二维阵列导波成像理论48
• 3.4.2 二维阵列导波成像实验48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 二维阵列无损检测系统设计51-61
• 4.1 系统总体设计51-52
• 4.2 多通道超声相控阵设备的选型52-54
• 4.3 软件总体设计54-60
• 4.3.1 软件功能分析54-56
• 4.3.2 数据接口设计56-58
• 4.3.3 界面设计58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 二维阵列无损检测软件详细设计61-76
• 5.1 界面层多通道超声检测参数设置模块61-62
• 5.2 界面层二维阵列结构参数设置模块62-63
• 5.3 界面层检测方式控制模块63-67
• 5.3.1 单发单收方式63-64
• 5.3.2 模态控制方式64-65
• 5.3.3 单点聚焦方式65-66
• 5.3.4 扇形扫描方式66-67
• 5.4 界面层数据显示模块67-69
• 5.5 数据层数据存储计算模块69-73
• 5.5.1 检测方式实现69-70
• 5.5.2 数据的全波存储70-71
• 5.5.3 数据处理和显示71-73
• 5.6 关键技术73-75
• 5.7 本章小结75-76
• 第6章 二维阵列无损检测系统实验76-91
• 6.1 实验系统76
• 6.2 二维阵列无损检测系统验证实验76-81
• 6.2.1 检测参数验证实验76-78
• 6.2.2 单发单收方式验证实验78
• 6.2.3 模态控制方式验证实验78-81
• 6.3 二维阵列无损检测系统检测实验81-89
• 6.3.1 单点聚焦方式检测实验81-84
• 6.3.2 扇形扫描方式检测实验84-89
• 6.4 检测结果影响因素分析89-90
• 6.4.1 随机因素89
• 6.4.2 换能器因素89-90
• 6.4.3 数据处理方法因素90
• 6.5 本章小结90-91
• 总结与展望91-93
• 参考文献93-96
• 攻读硕士学位期间发表论文与研究成果清单96-97
• 致谢97

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本文编号：1074314