基于信號處理碳纖維復合材料孔隙率無損檢測方法研究.pdf

1、碳纖維復合材料在航空航天領(lǐng)域中的應用十分廣泛，為了保證使用的安全性，必須對材料內(nèi)部孔隙的含量有清楚的了解。本文圍繞碳纖維復合材料孔隙率的定量超聲無損檢測技術(shù)展開，研究了碳纖維復合材料內(nèi)孔隙在不同孔隙率下孔隙的形態(tài)及其統(tǒng)計特征。探討了信號處理技術(shù)如快速傅立葉變換、小波變換及提升框架技術(shù)等在孔隙率定量檢測中的應用，完成了便攜式孔隙率超聲檢測系統(tǒng)的研制。 本文首先介紹了碳纖維復合材料在各種行業(yè)的廣泛應用及其應用的前景，分析了碳纖維復合

2、材料內(nèi)缺陷的種類、孔隙率檢測的重要性以及孔隙率的檢測現(xiàn)狀?？偨Y(jié)了幾種常用的信號處理技術(shù)及其在超聲檢測中的應用，并表明了碳纖維復合材料孔隙率超聲無損檢測的意義。 第二章研究了時域超聲檢測原理并分析了影響超聲衰減的因素，在此基礎(chǔ)上推導出時域的檢測模型并給出了檢測的實例。引入了頻率域內(nèi)的檢測方法，分析了不同孔隙率下超聲衰減與頻率的關(guān)系、頻譜形狀的改變以及超聲衰減系數(shù)與孔隙率的關(guān)系。推導了超聲波相速度的計算公式，分析了不同孔隙率下的相速

3、度，比較了相位展開法和K-K關(guān)系式求得的相速度并分析了相速度的變化與孔隙率之間的關(guān)系。 第三章對碳纖維復合材料內(nèi)的孔隙進行了微觀形態(tài)的研究，利用金相顯微鏡對經(jīng)過特殊處理的碳纖維復合材料試塊表面進行觀察，對孔隙的微觀形態(tài)特征進行了統(tǒng)計和分析。介紹了便攜式碳纖維復合材料孔隙率檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計、軟件系統(tǒng)各個模塊的設(shè)計以及硬件系統(tǒng)各個模塊的設(shè)計，并給出了一個實際檢測的實例。 第四章首先介紹了小波分析的基本理論以及小波去噪理論，

4、然后分析了三種小波基(coif系列、sym系列和db系列)在不同的消失矩下對碳纖維復合材料的超聲信號進行去噪的信噪比和均方根誤差，并研究了用不同的閾值方法對碳纖維復合材料的超聲信號進行去噪的信噪比和均方根誤差，得出了最適合于碳纖維復合材料超聲信號去噪的小波基和閾值方法。 第五章研究了利用提升框架構(gòu)造小波的三個步驟，分析了Laurent多項式、Euclidean算法和傳統(tǒng)小波用提升框架分解的步驟，并給出了用提升算法的三個基本步驟來

5、實現(xiàn)幾種傳統(tǒng)的小波變換的實例。 第六章對提升算法的三個基本步驟(信號拆分、預測步和更新步)進行了進一步的分析，給出幾種常用提升算法的計算公式。分析了用提升算法對超聲信號進行去噪的步驟，并研究了五種不同的提升框架類型對超聲信號進行去噪處理的信噪比和均方根誤差，研究了采用不同的閾值方法進行去噪的信噪比和均方根誤差，最終得出最適合于碳纖維復合材料超聲信號去噪的提升框架類型和閾值方法。 最后對全文的工作進行了總結(jié)，并對將來進一步