基于時(shí)間反轉(zhuǎn)的超聲蘭姆波檢測方法研究.pdf

1、超聲Lamb波具有傳播距離遠(yuǎn)、衰減小等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于大型薄板結(jié)構(gòu)的無損檢測。目前的研究可以實(shí)現(xiàn)薄板中裂紋的二維成像，提供了金屬薄板裂紋的可視化檢測方法，然而薄板中裂紋的深度信息還未能實(shí)現(xiàn)有效的檢測，本研究將此問題作為工作重點(diǎn)，以工程實(shí)際中廣泛應(yīng)用的鋁制薄板為研究對象，將時(shí)間反轉(zhuǎn)方法、分?jǐn)?shù)階微分方法與超聲Lamb波無損檢測相結(jié)合，開展Lamb波信號(hào)重構(gòu)、信號(hào)增強(qiáng)、信號(hào)去噪與裂紋深度定位等相關(guān)研究。本文主要研究內(nèi)容如下:
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2、析了Lamb波的傳播規(guī)律和頻散特性。根據(jù)Lamb波的頻率方程、群速度和相速度的關(guān)系，利用MATLAB研究了鋁制薄板中Lamb波的群速度和相速度的多模態(tài)特性，并利用短時(shí)傅立葉變換對鋁制薄板中的Lamb波檢測信號(hào)進(jìn)行模態(tài)識(shí)別。研究了時(shí)間反轉(zhuǎn)方法及Lamb波的時(shí)間反轉(zhuǎn)特性，將接收的多模態(tài)信號(hào)經(jīng)過時(shí)間反轉(zhuǎn)重構(gòu)為單模態(tài)信號(hào)，并對含裂紋薄板中Lamb波的傳播進(jìn)行有限元建模仿真。
　　研究了一種基于分?jǐn)?shù)階微分的去噪方法。為降低噪聲對Lamb波檢

3、測信號(hào)的影響，提出一種基于分?jǐn)?shù)階微分的去噪方法，該方法首先利用分?jǐn)?shù)階微分對含噪Lamb波信號(hào)的幅值譜進(jìn)行各階微分，識(shí)別出頻域特征參數(shù);然后根據(jù)賽利斯模型重建原始信號(hào)的幅值譜;最后結(jié)合相位信息得到去噪后的Lamb波信號(hào)。
　　研究了分段計(jì)算裂紋深度的方法。首先通過分段計(jì)算得出裂紋深度與頻率響應(yīng)函數(shù)之間的關(guān)系式，再采用時(shí)間反轉(zhuǎn)方法建立起重構(gòu)信號(hào)的波形損傷指數(shù)(DI)和裂紋深度的對應(yīng)關(guān)系式，由該關(guān)系式計(jì)算裂紋深度。該方法與時(shí)間反轉(zhuǎn)方法相