曲面構(gòu)件相控陣超聲成像檢測技術(shù)研究

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1、學(xué)校代號10536學(xué)號13203040401分類號TB553密級公開專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文曲面構(gòu)件相控陣超聲成像檢測技術(shù)研究學(xué)位申請人姓名王哲所在學(xué)院汽車與機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)學(xué)位類別工程碩士專業(yè)學(xué)位領(lǐng)域超聲波無損檢測指導(dǎo)教師胡宏偉副教授論文提交日期2015年4月長沙理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論義是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研巧成果。除了文中特別加標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名；曰期；

2、２地年月＾曰學(xué)位論文版權(quán)使用授枚書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借闊。本人授權(quán)長沙理工大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保巧和ｒ編本學(xué)位論文。同時援權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本論文收錄到《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。本學(xué)位論文屬于］、保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。２、不保密囚。＂＂（請在［＾上相應(yīng)方框內(nèi)打Ｖ）＂作者簽名：曰期：＞咬年ｉ月＾曰三運(yùn)

3、１—導(dǎo)師簽名／：＾＾＾曰期：興護(hù)年１月曰學(xué)校代號：10536學(xué)號：13203040401密級：公開長沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文曲面構(gòu)件相控陣超聲成像檢測技術(shù)研究學(xué)位申請人姓名王哲指導(dǎo)教師胡宏偉副教授所在學(xué)院汽車與機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)學(xué)位領(lǐng)域超聲波無損檢測論文提交日期2015年4月論文提答辯期2015年5月答辯委員會主席龔中良教授ResearchonPhasedArrayImagingTestingforCurvedComponentsbyWANGZheB.E.(Hunanuniversityofartsandscience)2013Athesissubmittedinpartialsatisf

4、actionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinDisciplineofMechanicalEngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorAssociateProfessorHUHongweiMay,2015摘要曲面構(gòu)件已在航天航空、交通運(yùn)輸、電力、醫(yī)療器械等行業(yè)的關(guān)鍵部件得到廣泛應(yīng)用，超聲無損檢測對提高其制造質(zhì)量及服役安全具有重要意義。由于曲面構(gòu)件幾何形狀復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)對曲面構(gòu)件的缺陷進(jìn)行定量及定性分析，成為近年來研究熱點(diǎn)。超聲相控陣技術(shù)通過控制延

5、時時間實(shí)現(xiàn)靈活的聲束控制，具有聲束可達(dá)性好、檢測效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文針對曲面構(gòu)件超聲相控陣檢測時存在的成像質(zhì)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(shù)研究。第一章闡述了論文背景及意義，從曲面構(gòu)件的檢測方法、超聲相控陣技術(shù)、曲面構(gòu)件聲場仿真等方面分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題。引出論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排。第二章研究了超聲相控陣基本原理及關(guān)鍵技術(shù)。闡述了超聲相控陣及聲束控制的基礎(chǔ)原理，分析了超聲相控陣偏轉(zhuǎn)與聚焦模型，推導(dǎo)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(gòu)件待測區(qū)域聚焦及偏轉(zhuǎn)掃查奠定了基礎(chǔ)。第三章為解決超聲相控陣檢測成像質(zhì)量低等問題，研究了超聲相控陣換能

6、器輻射聲場原理及特性，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(zhì)量的影響。并基于時域有限差分法運(yùn)用WAVE2000軟件對曲面構(gòu)件相控陣聲場進(jìn)行了仿真，并通過采集聚焦點(diǎn)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(zhì)量影響，獲得了參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。第四章針對理論分析結(jié)果，通過控制變量法對輪輞試塊及RB-3試塊進(jìn)行超聲相控陣檢測，得到了超聲相控陣檢測參數(shù)及其他因素對輪輞試塊檢測成像質(zhì)量的影響規(guī)律。第五章針對檢測成像質(zhì)量低、缺陷提取及量化困難的問題，提出了迭代法與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)相結(jié)合提取缺陷的圖像處理方法，并與傳統(tǒng)迭代法、Otsu法、Be

7、rnsen法進(jìn)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(jié)果顯示迭代法與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)相結(jié)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(jìn)行總結(jié)，并對后期研究進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：曲面構(gòu)件；超聲相控陣技術(shù)；參數(shù)優(yōu)化；圖像處理IABSTRACTCurvedcomponentshasbeenwidelyusedtoinsomekey