金屬薄板的蘭姆波成像檢測方法研究.pdf

1、薄板在航空航天、汽車制造和壓力容器等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。超聲蘭姆波方法是檢測薄板缺陷的有效手段。與傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)應(yīng)用超聲體波（縱波和橫波）的檢測方法相比，蘭姆波檢測具有一處激勵大面積傳播的優(yōu)勢，檢測快捷高效。蘭姆波成像檢測方法是提高蘭姆波檢測定位定量精度的有效技術(shù)，有關(guān)成像算法和技術(shù)方法已成為此領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。本文主要研究的是薄板件蘭姆波成像檢測方法。
　　采用蘭姆波檢測板材時，模式的選擇很關(guān)鍵，應(yīng)用超聲蘭姆波檢測薄板，首先應(yīng)分

2、析蘭姆波在薄板中的傳播模式，從而選擇激勵合適的模式。由于在應(yīng)用跨孔掃描時，采用傾斜入射方式產(chǎn)生蘭姆波對探頭的轉(zhuǎn)動布設(shè)和角度分布有很高的要求。因此，本課題提出采用縱波直探頭垂直激發(fā)蘭姆波的方式。為了清楚了解蘭姆波的傳播特性，本課題采用二維傅立葉方法對薄板中超聲波的傳播方式予以了模式識別。并結(jié)合有限元方法，給出了蘭姆波在薄板中傳播的波場快照圖，以便能更好的了解蘭姆波的傳播特性通過求解蘭姆波的頻率方程，繪制頻散曲線，綜合理論計(jì)算和模式識別分析

3、，選擇采用A0模式蘭姆波檢測薄板。
　　基于蘭姆波的波速與板厚間的依賴關(guān)系，將跨孔掃描技術(shù)引入對板狀結(jié)構(gòu)的蘭姆波掃描成像。根據(jù)聲波層析成像原理，對檢測區(qū)域劃分網(wǎng)格，求解網(wǎng)格中聲波射線路徑，并獲得它與對應(yīng)慢度（群速度的倒數(shù)）的關(guān)系，建立薄板蘭姆波成像的數(shù)學(xué)模型。在成像算法上，通過分析代數(shù)重建方法（ART）的不足，從而引入了地震層析技術(shù)中的聯(lián)合迭代重建算法（SIRT）完成蘭姆波成像檢測。運(yùn)用有限元模擬了蘭姆波在薄板表面激發(fā)和傳播的過程

4、，結(jié)合成像檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單層鋁板和層狀板的成像檢測。針對成像檢測方法，分析不同因素對蘭姆波成像效果的影響。有限元模擬研究驗(yàn)證了蘭姆波成像檢測方法的可行性，為實(shí)驗(yàn)中探頭選取、探頭布置、數(shù)據(jù)處理及成像檢測提供了有益的參考。
　　在實(shí)驗(yàn)上，采用低頻縱波直探頭垂直激發(fā)蘭姆波成像檢測薄鋁板，分析縱波直探頭的性能，采用希爾伯特-黃變換和低通濾波等信號處理方法提取A0模式蘭姆波的走時，基于成像檢測方法，形成缺陷圖像。針對直探頭的不足，從實(shí)時蘭姆