基于合成孔径聚焦的CRH动车轮对超声成像方法研究

发布时间：2017-04-09 11:03

  本文关键词：基于合成孔径聚焦的CRH动车轮对超声成像方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着时代的发展,当今社会对高速列车运行的安全保障极为关注,轮对作为列车的关键部件其无损检测标准也快速提高,提升轮对探伤超声成像系统的检测效果及精度己成为铁路无损检测领域的核心发展方向。为了优化和改善轮对探伤成像效果,本文以合成孔径聚焦技术为基础,提出了基于超声信号相关性的加权成像方法,并且研究了适用于阵列式探头的移动合成聚焦模型。 在研究了传统合成孔径聚焦成像算法的基础上,在Field Ⅱ平台对其进行了成像系统建模,并成功实现了传统合成孔径成像算法的仿真成像。针对传统的合成孔径聚焦算法成像信噪比和横向分辨率较低的问题,引入超声信号相关性的分析方法,提出了一种基于超声信号相关性的加权成像方法。以合成孔径聚焦算法为基础,分析了合成孔径范围内超声回波信号的相关性特征,同时定义了幅值相关系数以描述作为有效信号点的概率,用回波信号相关系数和幅值相关系数作为加权成像的权重。实验结果表明,相关性加权成像方法比传统算法能更好地提高成像的信噪比和横向分辨率。 现今工业无损检测领域的实际应用中,采用多阵元阵列式探头的检测系统越来越多。阵列式探头与常规单阵元探头相比优势明显,已成为无损检测行业内应用与研究的主流。本文研究了阵列探头的延时叠加波束形成原理,建立了基于阵列探头的合成孔径模型,对单阵元、多阵元合成孔径模型的超声波束指向性进行了计算分析,通过仿真和实验的手段,对比了多种模型成像性能,为后续基于阵列探头的轮对超声无损检测系统提供了理论研究基础。。 最后结合实际使用的CRH动车轮对超声无损检测系统,提出了针对旋转扫查模式的移动合成聚焦模型,完成了建模和超声波束指向性分析,并且通过仿真和实验数据的方式对模型进行了验证。
【关键词】：合成孔径聚焦 无损检测 信号相关性加权成像 移动合成聚焦
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB559;TH878.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 轮对超声检测技术在国内外的研究发展现状10-11
• 1.3 合成孔径聚焦技术国内外研究现状11-14
• 1.4 本课题的研究内容及结构安排14-16
• 1.4.1 研究内容14
• 1.4.2 结构安排14-16
• 第2章 合成孔径聚焦超声成像研究16-28
• 2.1 超声成像质量评价标准16-17
• 2.1.1 轴向分辨率16
• 2.1.2 横向分辨率16-17
• 2.2 合成孔径聚焦技术17-21
• 2.2.1 合成孔径聚焦原理及建模17-20
• 2.2.2 有效合成孔径长度研究20
• 2.2.3 -6dB宽度定义20-21
• 2.3 合成孔径聚焦超声成像算法仿真21-26
• 2.3.1 Field Ⅱ超声成像仿真平台21-22
• 2.3.2 SAFT成像系统建模22-24
• 2.3.3 合成孔径聚焦仿真成像24-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 基于信号相关性的合成孔径加权成像28-39
• 3.1 超声信号相关性分析28-30
• 3.2 幅值相关性分析30-31
• 3.3 相关性加权成像31-32
• 3.4 实验验证32-38
• 3.4.1 FOCUS LT实验平台32-34
• 3.4.2 结果对比分析34-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 基于阵列探头的合成孔径成像39-60
• 4.1 阵列探头超声波束形成39-40
• 4.2 阵列探头合成孔径成像建模分析40-46
• 4.2.1 单阵元合成孔径聚焦40-43
• 4.2.2 多阵元合成孔径聚焦43-46
• 4.3 阵列探头合成孔径成像性能比较46-54
• 4.3.1 传统SAFT(移动式)扫查模型47-48
• 4.3.2 阵列式SAFT扫查模型48-49
• 4.3.3 多阵元MSAF扫查模型49-51
• 4.3.4 合成孔径成像横向分辨率研究51-54
• 4.4 合成孔径超声成像仿真与实验对比54-58
• 4.4.1 Multi2000实验平台简介54-56
• 4.4.2 仿真与实验数据对比56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第5章 CRH动车轮对移动合成聚焦模型研究60-68
• 5.1 移动合成聚焦模型60-62
• 5.2 移动合成聚焦建模及仿真62-65
• 5.3 移动合成聚焦模型实验数据成像65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 总结与展望68-70
• 1. 全文总结68-69
• 2. 创新点69
• 3. 研究展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：295093