通用超声检测系统检测过程仿真技术研究

超声检测作为五大常规无损检测技术之一，正在向数字化、智能化、自动化、图像化方向发展。而不同结构形状和材质的检测对象需要制定不同的检测工艺。这种检测工艺的多样性和复杂性，以及对检测结果非定量化和非数字化的经验判读方法，制约了超声检测向智能化、自动化方向发展。本课题研究超声检测过程的模拟仿真技术并开发超声检测模拟仿真系统，是山西省科技攻关项目“数控机床超声波自动检测附件研制”的一部分。其研究开发目的是为“数控机床超声自动检测系统”这种通用化超声检测设备的检测工艺方案制定提供科学决策依据。其研究成果对超声检测技术向数字化、自动化、智能化方向发展具有一定的促进作用。可视化的声场图像，也为超声检测的多媒体教学培训提供良好的手段。论文主要研究内容有以下几个方面：（1）从超声波的基本特性和波动方程出发，分别用瑞利积分法和高斯叠加法建立了声场传播的数学模型，并对模型进行了可视化仿真和分析。（2）基于基尔霍夫近似理论，建立了超声场与缺陷相互作用的数学模型。在此基础上，模拟了材料内部缺陷的仿真图像，并对仿真结果进行了试验验证。（3）结合建立的数学模型，用Matlab的GUIDE工具集开发了超声检测过程仿真系统。仿真过程结合人机交互界面，能方便地对检测参数进行修改，适时观察仿真结果，可为检测工艺制定和检测过程分析提供帮助。