混凝土超聲波層析成像正反演方法數(shù)值研究.pdf

1、混凝土是當(dāng)今最基本的建筑工程材料之一，混凝土材料內(nèi)部本身就存在一些微孔以及裂縫，然而在工程進(jìn)行的過程中，混凝土結(jié)構(gòu)中還會(huì)因施工不當(dāng)出現(xiàn)類似氣孔以及夾石等其他缺陷。這些缺陷不但影響整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，而且極可能影響整棟建筑的安全性。
　　混凝土超聲層析成像技術(shù)，可以以圖像的方式反映混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部層析面上結(jié)構(gòu)，使定量研究缺陷位置，大小以及性質(zhì)成為可能，是混凝土探傷領(lǐng)域由無損檢測階段向無損診斷階段發(fā)展的必要手段。
　　針對(duì)這一

2、綜合性課題，本文從混凝土超聲層析成像的理論基礎(chǔ)、正演射線追蹤方法以及反演算法等方面進(jìn)行了深入的研究，主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，整理國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，概述聲波在混凝土介質(zhì)中傳播特性以及混凝土超聲檢測的基本方法，介紹層析成像數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，探討適用于混凝土介質(zhì)的層析成像方法并且闡述該方法的模型，方程以及具體系統(tǒng)流程。
　　然后，針對(duì)超聲波在混凝土結(jié)構(gòu)中傳播路徑不為直線這一特點(diǎn)，研究與之相符合的射線追蹤技術(shù)。在分析傳統(tǒng)技術(shù)的不足后，引

3、出兩種精度較高的新型射線追蹤技術(shù)，即最短路徑射線追蹤方法以及線性插值射線追蹤方法，并且詳細(xì)介紹這兩種方法的原理、模型與步驟。通過數(shù)值模擬，對(duì)上述兩方法進(jìn)行射線追蹤的結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)使用線性插值方法進(jìn)行追蹤所得結(jié)果準(zhǔn)確度更高并且計(jì)算時(shí)間較少，因此本文也選取該方法對(duì)射線進(jìn)行追蹤。
　　最后，分析層析成像反演方程的特點(diǎn)，得知不能通過古典方法對(duì)該方程進(jìn)行求解。闡述多種常用迭代反演求解方法的原理以及步驟，包括LSQR方法，ART方法，SI