基于虛擬儀器的超聲探傷儀器設(shè)計(jì)與信號處理.pdf

1、本論文的研究課題來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：碳纖維智能層的多場耦合機(jī)理及其場域診斷(項(xiàng)目編號：10672128)。 目前國內(nèi)的超聲探傷儀器主要以大規(guī)模集成芯片電路為主，不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高，而且儀器的功能和性能受到硬件的約束，針對這些缺點(diǎn)，本文基于數(shù)學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的相關(guān)理論，從數(shù)學(xué)上推導(dǎo)了由超聲信號對結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行反演的算法，在虛擬儀器與系統(tǒng)的開發(fā)理念下，在LABVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)平臺上自主開發(fā)了一套可實(shí)現(xiàn)混凝土CT

2、反演檢測等功能的超聲探傷儀器，設(shè)計(jì)主要包括具有同步觸發(fā)功能的超聲波發(fā)射、接收及聲信號處理模塊，實(shí)現(xiàn)了基于聲信號走時的嵌入式反演成像系統(tǒng)，并且編制了CT圖像的分形維數(shù)計(jì)算程序用以分析和評價(jià)檢測結(jié)果。具體研究內(nèi)容如下： 1.根據(jù)混凝土在聲學(xué)上各向異性的特點(diǎn)及超聲波換能器的工作原理，在比較了不同型號的換能器功能特性基礎(chǔ)上，選擇了適合檢測目的的超聲波換能器，設(shè)計(jì)了能保持協(xié)同工作的超聲波發(fā)射和超聲波信號接收調(diào)制模塊，使得用于反演成像的聲波

3、走時數(shù)據(jù)的精度得以保證。 2.設(shè)計(jì)了超聲信號處理模塊，主要研究了FIR數(shù)字濾波器的基本理論，依據(jù)窗函數(shù)法利用LABVIEW設(shè)計(jì)了可以選擇四種濾波器類型和5種函數(shù)窗的FIR濾波器，克服了由于噪聲干擾導(dǎo)致檢測中采集到的聲信號首波時間不明顯的缺點(diǎn)。 3.基于圖像分形維數(shù)反映的是圖像的不規(guī)則程度這一特征，綜合應(yīng)用圖像處理技術(shù)和分形理論，設(shè)計(jì)了CT圖像分形維數(shù)的計(jì)算程序，并通過混凝土試樣的實(shí)驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)分析了不同的混凝土結(jié)構(gòu)缺陷與其