對接焊縫的超聲相控陣檢測及三維成像分析開題

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1、對接焊縫的超聲相控陣檢測及三維成像分析碩士論文開題答辯姓名：專業(yè)：測試計量技術(shù)及儀器指導(dǎo)老師：教授2014年12月一、選題依據(jù)及意義現(xiàn)代超聲相控陣檢測及成像的要求1、通過對相控陣探頭參數(shù)的研究，優(yōu)化聲場特性，提升檢測分辨率。2、通過一維陣列探頭的掃查獲取二維圖譜來實現(xiàn)三維重建，實現(xiàn)對缺陷的全新評價方式。高分辨率，低信噪比的超聲相控陣儀器及探頭和全新的成像方式是當(dāng)今相控陣研究的主要方向，其研發(fā)的關(guān)鍵是探頭聲場特性和三維成像。先進的探頭和成像是保證較高檢測分辨率和缺陷評價的關(guān)鍵。對接焊縫相控陣檢測意義對接焊縫結(jié)構(gòu)是最常見的工程結(jié)構(gòu)，應(yīng)用廣泛。由于焊接

2、操作不當(dāng)或焊接后的應(yīng)力集中等特點使其制造和服役過程中存在特有的五種典型損傷模式，即裂紋、氣孔、夾渣、未熔合和未焊透。一旦由于缺陷引起材料失效，往往會引發(fā)重大的安全事故，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。為了有效地保證結(jié)構(gòu)承載能力的可靠性，對焊縫的無損檢測非常重要。超聲相控陣是按照一定規(guī)則和時序激發(fā)的一組探頭晶片，通過調(diào)整激發(fā)晶片的序列、數(shù)量、時間來控制波束的形狀、軸線偏轉(zhuǎn)角度及位置等參數(shù)的超聲波電子掃查方式。實現(xiàn)了復(fù)雜結(jié)構(gòu)和盲區(qū)位置缺陷的檢測。雖然超聲相控陣技術(shù)有著強大的成像能力，但依舊存在著空間顯像不足的局限。隨著檢測要求和標(biāo)準(zhǔn)的提高，人們不再滿足于

3、獲得二維斷層圖像。獲得三維圖像，尤其是實時三維成像，是醫(yī)學(xué)和工業(yè)超聲檢測的新要求。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來國外的相控陣檢測技術(shù)發(fā)展迅速，美國Stanford大學(xué)的Pierre研究小組為了實時三維成像致力于二維陣列換能器（CMUT,capacitivemicromachinedultrasonictransducer）的研究，已經(jīng)實現(xiàn)了基于CMUT的128*128陣元的金字塔掃查體積成像。英國Strathclyde大學(xué)超聲工程中心和NDTsoft公司合作進行超聲檢測數(shù)據(jù)的三維可視化研究，在CAD模型中進行檢測圖像的重建、顯示和分析。國外一些公司也已

4、經(jīng)開發(fā)出相應(yīng)的儀器軟件，比如以色列的SonotronNDT公司的ISONIC系列具有真實的幾何結(jié)構(gòu)成像技術(shù)，可檢測復(fù)雜的幾何構(gòu)件，加拿大HARFANG公司的X-32超聲相控陣成像檢測系統(tǒng)操作簡單，擁有掃描的3D軌跡。國內(nèi)施克仁，李衍等人已經(jīng)對工業(yè)相控陣的三維成像進行了比較深入的研究，通過不同的陣列探頭、掃查方式以及算法等實現(xiàn)了圖像的三維重構(gòu)。三、研究的主要內(nèi)容1、聲場特性。超聲探頭的聲場分布直接影響著檢測結(jié)果，了解聲場結(jié)構(gòu)及分布對于無損檢測的順利進行、提高檢測的效果起著至關(guān)重要的作用。挪威Oslo大學(xué)信息學(xué)系的Ultrasim、丹麥工學(xué)院的Fie

5、ldⅡ。以及FCOUS，K-Wave等Matlab工具箱都是很好的仿真平臺。2、三維成像方法。結(jié)合已經(jīng)相對比較成熟的醫(yī)學(xué)超聲三維成像檢測技術(shù)，對比醫(yī)學(xué)超聲成像與工業(yè)超聲檢測成像技術(shù)的異同。研究工業(yè)超聲相控陣三維成像的掃查，定位，采集，成像，后處理，三維重構(gòu)技術(shù)。（a）線性掃查（b）扇形掃查（c）旋轉(zhuǎn)掃查（a）聲學(xué)定位（b）機械定位（c）電磁定位內(nèi)含缺陷的鋼制對接焊縫試件采集到的不同截面缺陷圖譜3、三維成像系統(tǒng)?；诖_定的掃查及定位方法，利用多浦樂公司研制開發(fā)Phscan系列超聲相控陣儀平臺，通過TCP/UDP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn)PC端對檢測A掃數(shù)據(jù)的

6、采集。利用Python編寫的批處理成像程序?qū)Σ杉腁掃數(shù)據(jù)進行B掃成像,最終在Mimics平臺三維成像。攜帶相控陣探頭和編碼器的掃查裝置Phascan超聲相控陣檢測平臺驅(qū)動器+控制板計算機輔助控制成像終端4、對板與對接焊縫的檢測項目的創(chuàng)新之處1、實現(xiàn)一種基于一維線陣列超聲相控陣探頭的三維成像方法研究2、搭建一實現(xiàn)超聲相控陣三維成像的平臺。3、對人工缺陷試塊及對接焊縫常見缺陷進行三維成像分析。(1)文獻檢索，開題報告2014.11-2014.12(2)研究相控陣聲場特性并進行仿真2015.1-2015.2(3)研究缺陷的三維成像實現(xiàn)方法2015.3

7、-2015.4(4)搭建超聲相控陣三維成像檢測平臺2015.4-2015.5(5)制作合適頻率、陣元參數(shù)的探頭與鍥塊。2015.5-2015.6(6)對人工缺陷及鋼制對接焊縫就行缺陷三維成像試驗2015.7-2015.11(7)分析實驗結(jié)果，做出結(jié)論2015.12(8)撰寫論文、準(zhǔn)備答辯2016.1-2016.4研究計劃進度歡迎各位老師指正謝謝！