超聲相控陣扇形掃描檢測成像技術研究.pdf

1、國內圖書分類號：TG115.285學校代碼：10213國際圖書分類號：621624密級：公開工學碩士學位論文工學碩士學位論文超聲相控陣扇形掃描檢測成像技術研究碩士研究生：李京安導師：段忠東教授副導師：單寶華博士申請學位：工學碩士學科：工程力學所在單位：土木工程學院答辯日期：2009年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文I摘要超聲相控陣檢測技術在無損檢測領域占用重要的位置，已經(jīng)由醫(yī)療領域引進到工業(yè)領域，廣泛地用于

2、復雜焊縫、核電行業(yè)和生命線工程等諸多領域檢測，目前國內超聲相控陣技術研究應用方面還落后于世界先進水平。本文針對工業(yè)檢測的需要，研究了超聲相控陣檢測扇形掃描延遲時間計算算法和扇形成像算法及相關程序，并進行了對比試塊試驗和管節(jié)點模型試驗，以驗證相關算法。本文研究的主要內容如下：(1)本文分析了多重介質下超聲波的折射和反射規(guī)律，基于snell定律計算了超聲波入射的第一、第二臨界角和波形轉換的條件。在此基礎上給出了超聲相控陣橫波扇形掃描延遲時間

3、的計算算法和算法流程圖，并編寫出相應的MATLAB程序。(2)比較了最鄰近插值法、雙線性插值法和雙三次插值法等三種主要插值方式的插值效果和運算速度；本文闡述了二值數(shù)學形態(tài)學的基本概念和運算算子，根據(jù)超聲相控陣系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的形式將其拓展到灰度圖像形態(tài)學，并將插值算法與數(shù)學形態(tài)學結合得到一種圖像處理的新算法；結合具體試驗比較成像效果和運算時間，本文選擇了雙立方插值結合數(shù)學形態(tài)學閉運算的扇形成像方案，并給出了其具體算法和MATLAB程序。(3

4、)利用本實驗室現(xiàn)有的超聲相控陣檢測系統(tǒng)分別對超聲檢測對比試塊和B型相控陣試塊進行試驗研究。完成試驗方案設計、成像區(qū)域、陣元組合、延遲時間等檢測參數(shù)的確定，并通過扇形成像程序得到了滿意的結果，驗證了超聲相控陣扇形掃描算法。針對海洋平臺管節(jié)點焊縫檢測需求，本文進行了T型管節(jié)點模型和Y型管節(jié)點模型扇形掃描試驗研究，得到了管節(jié)點模型缺陷扇形掃描圖像。試驗結果表明超聲相控陣扇形掃描檢測技術能夠重現(xiàn)手工超聲檢測技術發(fā)現(xiàn)的缺陷，測量缺陷的大小與手工超