当前位置:主页 > 科技论文 > 仪器仪表论文 >

基于2D-FFT的超声导波模态识别系统设计

发布时间:2018-04-24 12:40

  本文选题:超声导波 + 模态识别 ; 参考:《北京交通大学》2016年硕士论文


【摘要】:超声导波具有传输距离远的特点,可以实现被测物的大范围检测,特别适合各种管线探伤、钢轨探伤等检测任务。超声导波具有频散和多模态现象,且多模态的识别是各类检测任务的基础,需要采用阵列式换能器提取模态特征信号。本论文针对超声导波的模态分析与相速度测量,研制了超声导波模态识别系统。在综合对比现有基于时域和频域的导波模态识别方法后,本文采用基于2D-FFT的时空频率估计方法进行导波模态识别。具有时间-空间信息的数据矩阵经过2D-FFT的处理,可以得到导波频率与波数的对应关系,在特定频率下,提取存在的不同波数值,根据波数-相速度公式可以计算出不同模态对应的相速度值,与理论值对比可识别此频率下的不同模态。本文研究了基于2D-FFT方法识别导波模态的算法,提出了模态识别系统的总体方案、线性阵列探头的选用参数;针对阵列探头的信号采集,重点介绍了基于FPGA和ARM的系统设计;通过硬件与软件的设计优化,实现了32通道数据的同步高速采集,并可将数据传至上位机进行显示、保存:论文最后开展了模态识别系统的实验验证,以半解析有限元方法的相速度为理论值进行结果对比,证明了该系统可以很好地实现铁板、铝板中的导波模态识别。本文完成了基于2D-FFT的超声导波模态识别系统的设计、制作、调试的全部工作,并通过实验证明了系统有着良好的导波模态识别能力,为无缝钢轨探伤、纵向应力检测等领域奠定了良好的基础。
[Abstract]:Ultrasonic guided wave has the characteristics of long transmission distance, it can be used to detect the object in a wide range, especially suitable for various pipeline inspection, rail detection and other detection tasks. Ultrasonic guided wave has the phenomenon of dispersion and multi-mode, and the identification of multi-mode is the basis of all kinds of detection tasks, so it is necessary to use array transducer to extract modal characteristic signal. In this paper, the ultrasonic guided wave modal identification system is developed for ultrasonic guided wave modal analysis and phase velocity measurement. After a comprehensive comparison of the existing guided wave modal identification methods based on time domain and frequency domain, this paper uses the spatio-temporal frequency estimation method based on 2D-FFT to carry out guided wave modal identification. The data matrix with time-space information can be processed by 2D-FFT to get the corresponding relation between the guided wave frequency and the wavenumber. According to the wavenumber-phase velocity formula, the phase velocities corresponding to different modes can be calculated, and the different modes at this frequency can be identified by comparing with the theoretical values. In this paper, the algorithm of identifying guided wave mode based on 2D-FFT method is studied, and the overall scheme of modal identification system and the selection parameters of linear array probe are put forward, and the system design based on FPGA and ARM is introduced emphatically for the signal acquisition of array probe. Through the design optimization of hardware and software, the synchronous high-speed data acquisition of 32 channels is realized, and the data can be transmitted to the upper computer for display and save. Finally, the experiment verification of modal identification system is carried out. By comparing the results with the phase velocity of the semi-analytical finite element method, it is proved that the system can well realize the modal identification of guided waves in the iron plate and aluminum plate. In this paper, the design, manufacture and debugging of ultrasonic guided wave modal identification system based on 2D-FFT have been completed, and it has been proved by experiments that the system has a good capability of guided wave modal identification, which is a seamless rail flaw detection. Longitudinal stress detection and other fields have laid a good foundation.
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH878.2

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨欢欢;秦会斌;金步平;;基于STM32的温室远程监测和控制系统[J];无线电通信技术;2015年05期

2 马书义;武湛君;刘科海;王奕首;;非轴对称多元载荷条件下管道中纵向模态导波激励[J];振动与冲击;2015年04期

3 张杰;孟琪;;基于Altera FPGA无操作系统的LWIP移植[J];电子科技;2015年01期

4 杨明极;祝庆峰;李硕;;基于STM32的嵌入式网络控制器设计[J];测控技术;2014年10期

5 陈基伟;项军伟;张耀;;基于STM32F107嵌入式控制器的工业以太网接口设计[J];机电产品开发与创新;2013年01期

6 许西宁;余祖俊;朱力强;;图解法求解Lamb波频散方程[J];电子测量与仪器学报;2012年11期

7 马立玲;郭坤;王军政;;液体超声流量测量中的传播时间精度分析[J];仪器仪表学报;2012年05期

8 吴斌;周伟;郑阳;何存富;;基于波结构的Lamb波单一模态激励仿真[J];无损检测;2011年07期

9 陈立万;黄青龙;刘万里;;基于FPGA的数据采集系统的设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2011年03期

10 宋鑫;郭勇;谢兴红;;RMII模式以太网PHY芯片DP83848C的应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年08期

相关会议论文 前1条

1 麻军伟;刘卫东;张卫武;;基于IP核的水声目标回波模拟器PCI接口设计[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 潘晓宇;高速列车制动盘螺栓裂纹检测技术研究[D];北京交通大学;2016年

2 段翔宇;基于超声导波的无缝线路钢轨温度应力检测系统设计[D];北京交通大学;2014年

3 武琳;超声导波在钢轨中传播特性的仿真方法研究[D];北京交通大学;2013年

4 李毅;嵌入式串口服务器的设计与实现[D];北京交通大学;2012年

5 王冰;基于STM32和FPGA的多通道多功能数据采集器[D];西南交通大学;2012年

6 袁兰;模态分析技术及其软件的研发[D];浙江大学;2012年

7 郑容;基于FPGA的图像采集与预处理系统设计[D];武汉理工大学;2009年

8 李燕萍;基于FPGA的连续存储系统实现[D];首都师范大学;2007年

9 王杜;金属薄板的超声兰姆波无损检测[D];武汉科技大学;2007年

10 宋志东;超声导波技术在管道缺陷检测中的研究[D];天津大学;2006年



本文编号:1796642

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/1796642.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户d5e7e***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com