高質(zhì)量超聲TOFD成像關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、焊接是制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝和關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響。而超聲衍射時(shí)差(Time of Flight Diffraction，TOFD)成像有著突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是焊縫質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要手段，但其成像質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高。為此，本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于旋轉(zhuǎn)聲場(chǎng)的高性能自動(dòng)化在線超聲無(wú)損檢測(cè)理論與實(shí)踐研究”(NO.51175465)，提出開(kāi)展高質(zhì)量超聲TOFD成像關(guān)鍵技術(shù)的研究。在明確超聲TOFD成像機(jī)理的基礎(chǔ)上，采用基于

2、正交匹配追蹤的超聲信號(hào)稀疏技術(shù)精確測(cè)量波達(dá)時(shí)間，通過(guò)合成孔徑聚焦成像與信號(hào)稀疏技術(shù)相結(jié)合，提高成像的空間分辨率，并進(jìn)行拉直和線性化處理，友好表征成像結(jié)果，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量超聲TOFD成像的目的。具體的研究工作包括:
　　第一章，論述焊接技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的影響以及開(kāi)展超聲TOFD成像技術(shù)研究的意義，系統(tǒng)總結(jié)該技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，明確影響成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素，為本文的研究指明了方向。
　　第二章，介紹超聲TOFD成像機(jī)理和缺陷定量

3、計(jì)算方法，分析實(shí)際超聲探頭所激發(fā)信號(hào)的空間頻率分布特性及其對(duì)成像質(zhì)量的影響，并開(kāi)發(fā)了一套超聲TOFD成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，為本文的研究奠定必要的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　第三章，針對(duì)傳統(tǒng)超聲波達(dá)時(shí)間測(cè)量方法的缺點(diǎn)，在應(yīng)用裂譜分析算法對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)消噪處理以及建立基于Gabor函數(shù)的特征信號(hào)庫(kù)的基礎(chǔ)上，利用正交匹配追蹤算法將實(shí)測(cè)信號(hào)與特征信號(hào)庫(kù)中的原子進(jìn)行優(yōu)化匹配，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)的稀疏，達(dá)到了精確測(cè)量波達(dá)時(shí)間的目的。同時(shí)，發(fā)展了一種改進(jìn)型正交匹配追蹤

4、算法實(shí)現(xiàn)重疊信號(hào)的分離，減小了檢測(cè)的盲區(qū)。
　　第四章，由于實(shí)際聲束的擴(kuò)散性，使得點(diǎn)狀缺陷的超聲TOFD成像結(jié)果呈拋物線形，降低成像的橫向分辨率。為此，將合成孔徑聚焦技術(shù)融合到超聲TOFD成像中，在提高成像橫向分辨率的基礎(chǔ)上，利用信號(hào)稀疏技術(shù)改善成像縱向分辨率，從而提高超聲TOFD成像的空間分辨率。
　　第五章，由于直通波達(dá)時(shí)間誤差的影響以及圖像縱向方向與焊縫厚度之間呈非線性關(guān)系，導(dǎo)致傳統(tǒng)超聲TOFD成像難以直觀友好地表征焊