基于多元高斯声束模型的超声检测声场模拟

发布时间：2017-06-09 07:09

  本文关键词：基于多元高斯声束模型的超声检测声场模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 超声探头的声场分布直接影响着检测结果,了解声场分布对于检测的顺利进行、提高检测的效果都起着至关重要的作用。近几年,随着超声无损检测数学模型的发展和大容量个人计算机的普及,超声无损检测模拟和仿真迅速发展成为无损检测领域的一个重要分支。 本文分析了超声波的传播规律,描述了多元高斯声束理论的公式,并建立了声场的分析模型。该模型是由一系列高斯声束叠加而成,可模拟直探头和聚焦探头水浸检测斜入射时的声场分布,计算效率高,易于在个人计算机上实现。在此基础上,基于多元高斯声束模型,利用个人计算机进行超声检测声场的模拟和计算,实现了检测声场的可视化。为了验证声场模拟的可靠性,利用小球法测量了直探头的水中辐射声场,将试验声场和模拟声场比较,发现多元高斯声束模型在远场区和大部分近场区都是有效的。因此,用该模型来分析各种不同探头实际超声检测的声场分布,是合理有效的。作者还进一步分析了界面曲率和波型转换对超声检测的影响,理论分析符合超声检测的一般规律。 为了使多元高斯模型使用更加方便,本文设计并开发了基于多元高斯声束理论的超声检测声场模拟软件,该软件具有良好的图形用户界面,操作简单,可方便地实现直探头、聚焦探头和斜探头的检测声场模拟,可帮助检测人员进行检测过程的分析及结构件的可检性预测,并选择合适的检测工艺参数。 侧通孔和平底孔都是超声无损检测中经常使用的人工缺陷,对标定检测系统精度和设置检测参数都有着非常重要的作用。本课题建立了基于多元高斯声束理论的超声测量模型,预测了各向同性的固体试件内侧通孔和平底孔的脉冲回波信号,并与实验信号对比,验证了模型的有效性。
【关键词】：超声无损检测 多元高斯声束模型 模拟声场 测量模型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH878.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及目的9
• 1.2 国内外综述9-16
• 1.2.1 超声波仿真的解析方法研究现状10-14
• 1.2.2 基于数值方法的超声波模拟和仿真14-16
• 1.2.3 我国超声波检测模拟和仿真的发展16
• 1.3 本文研究的主要内容16-17
• 第2章 多元高斯声束模型17-26
• 2.1 高斯声束模型17-19
• 2.2 超声波的传播和折射19-22
• 2.2.1 超声波在液体中的传播过程19-20
• 2.2.2 超声波穿透液固界面的过程20-21
• 2.2.3 超声波在固体中的传播过程21-22
• 2.2.4 完整的单高斯声束表达式22
• 2.3 多元高斯声束模型22-25
• 2.3.1 多元高斯函数叠加系数23-24
• 2.3.2 多元高斯函数24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 探头辐射声场的试验分析26-36
• 3.1 小球法测定声场的实验分析26-33
• 3.1.1 小球法测定声场的实验26-29
• 3.1.2 模拟声场与实验声场的对比分析29-33
• 3.2 测定聚焦探头焦距的实验33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第4章 基于模拟方法分析超声检测声场36-49
• 4.1 不同探头的辐射声场分布36-41
• 4.1.1 直探头36-38
• 4.1.2 聚焦探头38-40
• 4.1.3 斜探头40-41
• 4.2 界面曲率对声束的影响41-43
• 4.3 波型转换43-45
• 4.4 超声检测声场模拟软件的设计与开发45-48
• 4.4.1 ActiveX技术45
• 4.4.2 软件的设计与开发45-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 人工缺陷的超声检测信号模拟49-67
• 5.1 系统效率系数49-50
• 5.2 侧通孔的检测A信号模拟50-59
• 5.2.1 水浸检测侧通孔的信号模拟51-57
• 5.2.2 斜探头接触检测的信号模拟57-59
• 5.3 平底孔的检测A信号模拟59-66
• 5.3.1 接触检测平底孔的信号模拟59-62
• 5.3.2 水浸检测平底孔的信号模拟62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明72
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书72-73
• 哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理73-74
• 致谢74

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 李文强;透射时差法超声无损检测技术研究与系统实现[D];太原理工大学;2011年

2 迟大钊;基于超声TOFD法的焊缝缺陷表征研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 韩伟;基于高斯声束模型的超声检测仿真技术研究[D];中北大学;2011年

2 沙正骁;奥氏体不锈钢焊缝中超声传播路径的模拟[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 张帅;奥氏体不锈钢焊缝超声TOFD检测噪声信号特征研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 樊振军;通用超声检测系统检测过程仿真技术研究[D];中北大学;2012年

5 韩鹏;环形阵列超声检测仿真技术研究[D];中北大学;2010年

6 姜燕;超声显微系统自动对焦技术及其应用研究[D];浙江大学;2012年

  本文关键词：基于多元高斯声束模型的超声检测声场模拟，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：434670