鋼管外掃查相控陣超聲成像及其定量檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù).pdf

1、管材應(yīng)用廣泛，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)影響巨大，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行性能和使用壽命，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有強(qiáng)烈需求。而在各種無(wú)損檢測(cè)方法中，超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)以其對(duì)人體安全無(wú)害、攜帶聲學(xué)信息豐富以及易于與信息技術(shù)相結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，成為鋼管缺陷檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)控的有效手段，并朝著相控陣超聲無(wú)損評(píng)價(jià)方向發(fā)展。特別是相控陣超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)除傳承常規(guī)超聲共性特點(diǎn)外，還具有波束柔性合成和動(dòng)態(tài)聚焦特性，能夠有效減少檢測(cè)盲區(qū)，在鋼管檢測(cè)中優(yōu)勢(shì)尤為明顯

2、?；谝陨媳尘埃緦W(xué)位論文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“圓柱類(lèi)部件高性能自動(dòng)化相控陣超聲成像檢測(cè)理論與技術(shù)的研究”(NO.51675480)的資助下，開(kāi)展鋼管外掃查相控陣超聲成像及其定量檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究。在分析相關(guān)檢測(cè)理論和檢測(cè)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(jī)電一體化與相控陣超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，研發(fā)一套鋼管外掃查相控陣超聲成像檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，為實(shí)現(xiàn)鋼管外掃查相控陣超聲成像檢測(cè)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(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活中的重要地位以及開(kāi)展鋼管外掃查相控陣超聲成像及其定量檢測(cè)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(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)。指出目前鋼管檢測(cè)所存在的主要問(wèn)題，明確本文的研究?jī)?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(biāo)系下的波動(dòng)方程及其求解，分析聲波在鋼管內(nèi)傳播的聲學(xué)效應(yīng)以及聲學(xué)效應(yīng)對(duì)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(cè)需求設(shè)計(jì)合理的楔塊和聚焦法則，實(shí)現(xiàn)波束在鋼管內(nèi)的聚焦，并開(kāi)展基于楔塊-鋼管疊層結(jié)構(gòu)的相控陣超聲檢測(cè)聲場(chǎng)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(jī)械與電子掃查相結(jié)合的方式，發(fā)展一種相控陣超聲復(fù)合式掃查技術(shù)，達(dá)到對(duì)待檢鋼管快速掃查的目的，并實(shí)現(xiàn)待檢鋼管目標(biāo)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(kāi)展相控陣超聲圖像處理技術(shù)的研究，對(duì)超

5、聲回波信號(hào)進(jìn)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(shí)，利用-6dB定量技術(shù)，獲得缺陷的形狀和尺寸，實(shí)現(xiàn)缺陷定量化檢測(cè)。
　　第五章，基于分布式體系結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)策略，以自主研發(fā)的相控陣超聲檢測(cè)模塊為功能核心部件，在完成相關(guān)硬件和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，成功研發(fā)出一套鋼管外掃查自動(dòng)化在線相控陣超聲成像檢測(cè)原理樣機(jī)。同時(shí)，利用所研發(fā)的系統(tǒng)對(duì)無(wú)縫鋼管開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，以驗(yàn)證本文相關(guān)理論與技術(shù)的可行性和有效性。