基于时间反转法的兰姆波在铝合金板材缺陷检测中的应用

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超声波无损检测因其成本低、速度快、对人体无害及对危害较大的平面型缺陷的探测灵敏高等一系列优点,已获得广泛的应用。与常规超声波无损检测相比,兰姆波检测具有快速、高效的特点,非常适合于板形结构的大面积检测。但是由于理论及检测机理的复杂性,兰姆波检测尚未能在工业生产中广泛应用。本文对兰姆波频散曲线的求解方法,兰姆波的激发方式,兰姆波检测板型材料的原理和兰姆波传播性质进行了详细的阐述。通过对各种模式分析方法的比较,确定了利用短时傅里叶变换分析兰姆波模式的方法,并以试验的方法给出了说明。应用时间反转法解决了兰姆波在固体介质中传播出现的能量分散问题。由于时间反转声波可以在非均匀介质中自适应聚焦,比时间延时聚焦技术产生的信号聚焦效果更好,因此不受传播介质和声源的影响。阐述了时间反转法的基本原理,建立了由微型计算机、激光非接触测振仪、任意波形信号发生器、数字示波器和雅典传感器等构成的时间反转兰姆波检测系统,进行了用时间反转兰姆波检测板材缺陷的试验。根据铝板中可能存在的缺陷形式,人工预制模拟缺陷。利用时间反转聚焦信号对几种样板检测,通过对信号能量分布的分析,实现对缺陷的存在和位置的判定。采用兰姆波模式检测和时间反转法相结合的方法对铝板中三种模拟缺陷的识别进行了初步研究。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6页
第1章 绪论第9-17页
    1.1 课题背景第9-11页
    1.2 兰姆波概述第11-12页
        1.2.1 兰姆波的起源与发展第11页
        1.2.2 兰姆波国内外研究现状第11-12页
    1.3 时间反转技术第12-16页
        1.3.1 时间反转镜技术的产生背景第12-13页
        1.3.2 时间反转镜技术在超声领域中的发展第13-14页
        1.3.3 固体中的时间反转镜技术研究及研究现状第14-16页
    1.4 本课题研究工作内容第16-17页
第2章 兰姆波在铝合金板中的传播特性及模式第17-27页
    2.1 兰姆波检测原理第17页
    2.2 兰姆波的传播性质第17-22页
        2.2.1 兰姆波曲线数值求解第19-21页
        2.2.2 兰姆波理论时频曲线求解第21-22页
        2.2.3 兰姆波传播过程的衰减第22页
    2.3 兰姆波的传播模式识别第22-26页
        2.3.1 数字信号处理方法第22-23页
        2.3.2 兰姆波模式识别方法第23-24页
        2.3.3 基于STFT 的模式识别第24-26页
    2.4 本章小结第26-27页
第3章 兰姆波时间反转方法第27-32页
    3.1 超声波在不均匀介质中的聚焦技术第27-28页
    3.2 时间反转聚焦原理第28-29页
    3.3 兰姆波时间反转处理信号的特点第29-30页
    3.4 本章小结第30-32页
第4章 实验系统的建立第32-47页
    4.1 实验系统组成第32-33页
    4.2 时间反转兰姆波检测系统建立第33页
    4.3 兰姆波激发第33-36页
    4.4 实验参数选择第36-45页
        4.4.1 兰姆波频率选择第36-41页
        4.4.2 幅值对兰姆波时间反转信号的影响第41-43页
        4.4.3 三路反时序信号处理第43-45页
    4.5 本章小结第45-47页
第5章 基于时间反转法的兰姆波检测第47-57页
    5.1 板中缺陷的存在形式第47页
    5.2 时间反转兰姆波技术在固体板材缺陷检测中的应用第47-48页
    5.3 缺陷定位第48-49页
    5.4 兰姆波模式检测铝板第49-55页
    5.5 基于时间反转法的缺陷检测第55-56页
    5.6 本章小结第56-57页
结论第57-58页
参考文献第58-63页
攻读硕士学位期间发表的学术论文第63-64页
致谢第64页
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