曲面構件相控陣超聲成像檢測技術研究.pdf

1、曲面構件已在航天航空、交通運輸、電力、醫(yī)療器械等行業(yè)的關鍵部件得到廣泛應用，超聲無損檢測對提高其制造質量及服役安全具有重要意義。由于曲面構件幾何形狀復雜，如何實現(xiàn)對曲面構件的缺陷進行定量及定性分析，成為近年來研究熱點。超聲相控陣技術通過控制延時時間實現(xiàn)靈活的聲束控制，具有聲束可達性好、檢測效率高等優(yōu)點。本文針對曲面構件超聲相控陣檢測時存在的成像質量低、缺陷提取及量化困難等問題，開展了成像參數(shù)優(yōu)化及缺陷提取量化等技術研究。
　　第一

2、章闡述了論文背景及意義，從曲面構件的檢測方法、超聲相控陣技術、曲面構件聲場仿真等方面分析了國內外研究現(xiàn)狀及存在問題。引出論文研究內容及章節(jié)安排。
　　第二章研究了超聲相控陣基本原理及關鍵技術。闡述了超聲相控陣及聲束控制的基礎原理，分析了超聲相控陣偏轉與聚焦模型，推導了聲束控制延時時間的計算方法，為研究超聲相控陣曲面構件待測區(qū)域聚焦及偏轉掃查奠定了基礎。
　　第三章為解決超聲相控陣檢測成像質量低等問題，研究了超聲相控陣換能器輻

3、射聲場原理及特性，分析了換能器輻射聲場中陣元數(shù)、中心軸線處聲壓特性、界面情況及脈沖寬度等聲場特性參數(shù)對檢測成像質量的影響。并基于時域有限差分法運用WAVE2000軟件對曲面構件相控陣聲場進行了仿真，并通過采集聚焦點處聲壓幅值系統(tǒng)分析了陣元數(shù)、陣元間距及陣元寬度等幾何參數(shù)對成像質量影響，獲得了參數(shù)優(yōu)化結果。
　　第四章針對理論分析結果，通過控制變量法對輪輞試塊及RB-3試塊進行超聲相控陣檢測，得到了超聲相控陣檢測參數(shù)及其他因素對輪輞

4、試塊檢測成像質量的影響規(guī)律。
　　第五章針對檢測成像質量低、缺陷提取及量化困難的問題，提出了迭代法與數(shù)學形態(tài)學相結合提取缺陷的圖像處理方法，并與傳統(tǒng)迭代法、Otsu法、Bernsen法進行對比，研究了各種方法在不同檢測孔徑下提取的缺陷面積、周長及長短軸等缺陷特征值。結果顯示迭代法與數(shù)學形態(tài)學相結合具有更好的缺陷提取效果及量化精度，且增加換能器孔徑尺寸能降低缺陷量化的相對誤差。
　　最后對全文工作進行總結，并對后期研究進行了展