鋼管外掃查相控陣超聲成像及其定量檢測關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、管材應用廣泛，對國民經(jīng)濟和國防建設(shè)影響巨大，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響相關(guān)設(shè)備的運行性能和使用壽命，長期以來對無損檢測技術(shù)有強烈需求。而在各種無損檢測方法中，超聲無損檢測技術(shù)以其對人體安全無害、攜帶聲學信息豐富以及易于與信息技術(shù)相結(jié)合等優(yōu)點，成為鋼管缺陷檢測和質(zhì)量監(jiān)控的有效手段，并朝著相控陣超聲無損評價方向發(fā)展。特別是相控陣超聲無損檢測技術(shù)除傳承常規(guī)超聲共性特點外，還具有波束柔性合成和動態(tài)聚焦特性，能夠有效減少檢測盲區(qū)，在鋼管檢測中優(yōu)勢尤為明顯

2、。基于以上背景，本學位論文在國家自然科學基金項目“圓柱類部件高性能自動化相控陣超聲成像檢測理論與技術(shù)的研究”(NO.51675480)的資助下，開展鋼管外掃查相控陣超聲成像及其定量檢測關(guān)鍵技術(shù)研究。在分析相關(guān)檢測理論和檢測工藝的基礎(chǔ)上，充分研究鋼管超聲成像及缺陷定量化等關(guān)鍵技術(shù)，將機電一體化與相控陣超聲無損檢測技術(shù)有機結(jié)合，研發(fā)一套鋼管外掃查相控陣超聲成像檢測實驗系統(tǒng)，開展相關(guān)實驗研究，為實現(xiàn)鋼管外掃查相控陣超聲成像檢測奠定必要的技術(shù)基

3、礎(chǔ)。具體研究工作包括:
　　第一章，論述鋼管在國民經(jīng)濟和人民生活中的重要地位以及開展鋼管外掃查相控陣超聲成像及其定量檢測關(guān)鍵技術(shù)研究的重要意義，系統(tǒng)總結(jié)鋼管相控陣超聲成像檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。指出目前鋼管檢測所存在的主要問題，明確本文的研究內(nèi)容，為后續(xù)章節(jié)的研究指明方向。
　　第二章，建立圓柱坐標系下的波動方程及其求解，分析聲波在鋼管內(nèi)傳播的聲學效應以及聲學效應對成像分辨率的影響。研究相控陣超聲波束的合成與控制原理

4、，根據(jù)鋼管檢測需求設(shè)計合理的楔塊和聚焦法則，實現(xiàn)波束在鋼管內(nèi)的聚焦，并開展基于楔塊-鋼管疊層結(jié)構(gòu)的相控陣超聲檢測聲場仿真。
　　第三章，由于相控陣超聲成像的B掃查和S掃查是主要的兩種掃查方式，其表征方式友好、直觀。基于此利用機械與電子掃查相結(jié)合的方式，發(fā)展一種相控陣超聲復合式掃查技術(shù)，達到對待檢鋼管快速掃查的目的，并實現(xiàn)待檢鋼管目標區(qū)域內(nèi)的高速和大范圍的相控陣超聲掃查成像。
　　第四章，開展相控陣超聲圖像處理技術(shù)的研究，對超

5、聲回波信號進行小波閾值消噪和圖像插值處理，提高超聲圖像的信噪比。同時，利用-6dB定量技術(shù)，獲得缺陷的形狀和尺寸，實現(xiàn)缺陷定量化檢測。
　　第五章，基于分布式體系結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計策略，以自主研發(fā)的相控陣超聲檢測模塊為功能核心部件，在完成相關(guān)硬件和上位機軟件設(shè)計開發(fā)的基礎(chǔ)上，成功研發(fā)出一套鋼管外掃查自動化在線相控陣超聲成像檢測原理樣機。同時，利用所研發(fā)的系統(tǒng)對無縫鋼管開展相關(guān)實驗研究，以驗證本文相關(guān)理論與技術(shù)的可行性和有效性。