基于聲束分析的超聲檢測中幾個關鍵問題的研究.pdf

1、超聲無損檢測技術作為產品質量控制的重要手段，是近年來使用頻率最高、發(fā)展最快的一種無損檢測方法。隨著新材料、新結構、新工藝的應用日益增多，現代工業(yè)對超聲檢測技術提出了新的要求。尤其針對復雜形狀和復合材料構件在航空航天領域的廣泛應用，如何提高檢測時的精度、效率和自動化程度，是近年來超聲檢測領域研究的前沿課題。本文結合復雜形狀和復合材料工件超聲檢測項目的實際需要和具體實現方案，對超聲檢測系統(tǒng)中的聲學建模、曲面工件定位、復雜曲面工件超聲檢測探頭

2、位姿規(guī)劃與靈敏度補償和變厚度碳纖維復合材料工件孔隙率超聲檢測等問題進行了系統(tǒng)深入的研究。
　　第一章闡述了論文研究的背景和意義，對曲面工件超聲檢測、超聲檢測中的聲學建模、曲面工件重定位、超聲檢測探頭位姿規(guī)劃與靈敏度補償、復合材料孔隙率超聲檢測等相關技術的國內外研究現狀進行了概述，最后介紹了論文的主要研究內容和章節(jié)安排。
　　第二章建立了超聲檢測系統(tǒng)中的聲學模型，首先描述了多元高斯聲束模型并給出了選擇該模型模擬探頭聲束的理由，

3、然后討論了探頭聲束在多層介質中的傳播，最后討論了接收信號與聲場分布間的關系，實現了定量化和數字化的聲場計算與分析，為后續(xù)的研究打下理論基礎。
　　第三章對曲面工件重定位方法進行了研究。首先針對十一自由度超聲檢測機械手建立了運動學模型，并通過聲束分析方法建立起探頭姿態(tài)與接收信號間關系，引導機械手進行曲面自動測量，再經過曲面重構與仿形修正等技術生成檢測模板;然后提出了一種利用待測工件上少數點和檢測模板進行工件重定位的方法，能夠快速獲取

4、待測工件在掃查坐標系下的CAD模型;最后進行了仿真和試驗研究。
　　第四章對復雜曲面工件超聲自動檢測過程中的探頭位姿規(guī)劃和靈敏度補償進行了研究。首先分析了當前的探頭位姿規(guī)劃和靈敏度補償方法的不足;然后仿真與試驗分析了探頭姿態(tài)對接收信號的影響，指出了探頭最佳位姿，并提出了一種基于聲束跟蹤的探頭位姿規(guī)劃方法;對于靈敏度補償問題，建立了聲束衰減模型，并給出了確定模型中各參數的方法，實現了各檢測點處聲衰減的預測和靈敏度補償值的計算;最后設

5、計了對比試驗來驗證參數優(yōu)化后的檢測效果。
　　第五章對變厚度碳纖維復合材料工件孔隙率超聲檢測方法進行了研究。首先分析了現有的孔隙率與聲衰減關系模型，根據變厚度碳纖維復合材料工件的特點選擇了頻域模型作為檢測模型;然后給出了變厚度碳纖維復合材料工件的聲衰減測量方法，并通過破壞性試驗方法觀測試塊中的孔隙，標定檢測模型中的參數，實現工件中孔隙率的測量;最后給出了實例驗證了該方法的有效性。
　　最后對全文工作進行了總結，并對下一步工作