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基于相控阵超声脱粘检测系统研究

作者：赵霞 Publish: 2006-6-27 Hits:-

【中文题名】

基于相控阵超声脱粘检测系统研究

【英文题名】

Research on Ultrasonic Debond Testing Based on Phased Array Technology

【学科专业】

信号与信息处理

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-6-27

【中关键词】

超声检测,相控阵,脱粘检测,,,

【英关键词】

Ultrasonic testing,Phased array,Debond testing,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>采用各种新技术的自动检测系统

【论文摘要】

相控阵列超声检测技术是工业无损检测领域一个新的发展方向,它是一种通过对超声阵列换能器各阵元进行相位延时控制,获得灵活可控的合成波束以实现动态聚焦和高速扫查的检测技术。近年来,相控阵超声检测技术已逐渐成为国内外无损检测的研究热点。本文从理论上和实验上研究了相控阵超声检测的原理。本文主要分为三大部分进行研究,首先是相控阵超声场的研究,其中建立了单源矩形换能器、矩形换能器阵列的声场模型,分别仿真研究了它们在单层介质中的辐射声场和多层介质中的折射辐射声场。同时,对换能器和换能器阵列的空间指向性进行了系统研究,提出了相控阵换能器的设计原则,通过分析换能器各参数对声束造成的影响,得到阵列换能器设计使用中各参数的选取规则。本部分内容为后续仿真试验的数值计算和各种类型相控阵换能器的设计和使用提供理论基础。声束的高精度发射与接收是相控阵检测过程中十分重要的一环,本文第二部分主要研究相控阵超声检测原理,建立了相控阵发射与接收过程中的时空控制模型,掌握相控阵声束控制延迟时间的计算方法,对于一带缺陷孔的试块,采用 R/D Tech 公司的相控阵超声设备进行缺陷检测,在掌握了 R/D Tech 数字相控阵设备的数据处理方式...

【论文题纲】

1. 绪论	11-18
1.1 选题背景及意义	11-13
1.2 研究现状	13-16
1.2.1 粘接检测的研究现状	13-14
1.2.2 国外相控阵超声无损检测技术发展现状	14-15
1.2.3 国内相控阵超声无损检测技术发展现状	15-16
1.3 主要研究内容及论文安排	16-18
2. 超声相控阵换能器声场特性	18-40
2.1 超声辐射的原理和特性	18
2.2 单介质中换能器超声辐射声场	18-27
2.2.1 单源矩形换能器的辐射声场	18-22
2.2.2 矩形换能器阵列的辐射声场	22-27
2.3 多层介质中换能器超声辐射声场	27-30
2.3.1 单源矩形换能器的辐射声场	27-29
2.3.2 矩形换能器阵列的辐射声场	29-30
2.4 换能器指向性函数及参数	30-33
2.4.1 换能器指向性形成的物理原因	30
2.4.2 换能器指向性函数	30-32
2.4.3 换能器指向性参数	32-33
2.5 相控阵换能器指向性函数及参数	33-35
2.5.1 相控阵指向性函数	33-34
2.5.2 相控阵指向性参数	34-35
2.6 相控阵换能器的设计	35-39
2.6.1 超声相控阵换能器设计原则	35-36
2.6.2 声束主瓣的影响因素	36-38
2.6.3 声束栅瓣的影响因素	38-39
2.7 本章小结	39-40
3. 基于相控阵超声脱粘检测研究	40-54
3.1 相控阵超声检测原理	40-43
3.1.1 超声波束相控发射原理	40-41
3.1.2 超声波束相控接收原理	41
3.1.3 相控阵声束时空控制算法及延迟时间的计算方法	41-43
3.2 基于相控阵超声缺陷检测	43-47
3.2.1 仿真实验过程及结果	44-45
3.2.2 实际实验过程及结果	45-47
3.3 基于相控阵超声脱粘检测	47-53
3.3.1 超声脱粘检测基本原理	48
3.3.2 传统超声脱粘检测仿真结果	48-50
3.3.3 基于相控阵超声脱粘检测仿真结果	50-53
3.4 本章小结	53-54
4. 超声相控阵检测回波信号相位偏差分析研究	54-63
4.1 超声相控阵回波信号相位偏差	54-56
4.2 相控阵超声回波信号相位偏差的原因分析	56-60
4.3 相控阵超声回波信号的相位偏差模型	60-62
4.4 本章小结	62-63
5. 超声相控阵检测回波信号相位偏差校正方案研究	63-75
5.1 基于信号统计互协方差分析法的相位偏差校正	63-69
5.1.1 超声信号的互协方差分析法	63-65
5.1.2 基于互协方差分析法偏差校正仿真实验过程及结果	65-67
5.1.3 基于互协方差分析法偏差校正实际实验过程及结果	67-69
5.2 基于时间反转法的相位偏差校正	69-74
5.2.1 时间反转法偏差校正原理	69-71
5.2.2 基于时间反转法偏差校正步骤	71
5.2.3 基于时间反转法偏差校正仿真实验过程及结果	71-73
5.2.4 基于时间反转法偏差校正实际实验过程及结果	73-74
5.3 本章小结	74-75
结论	75-78
参考文献	78-82
攻读硕士期间发表的论文	82-83
致谢	83

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.378506



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