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

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2兰姆波概述

1.2.1兰姆波的起源与发展

1.2.2兰姆波国内外研究现状

1.3时间反转技术

1.3.1时间反转镜技术的产生背景

1.3.2时间反转镜技术在超声领域中的发展

1.3.3固体中的时间反转镜技术研究及研究现状

1.4本课题研究工作内容

第2章兰姆波在铝合金板中的传播特性及模式

2.1兰姆波检测原理

2.2兰姆波的传播性质

2.2.1兰姆波曲线数值求解

2.2.2兰姆波理论时频曲线求解

2.2.3兰姆波传播过程的衰减

2.3兰姆波的传播模式识别

2.3.1数字信号处理方法

2.3.2兰姆波模式识别方法

2.3.3基于STFT的模式识别

2.4本章小结

第3章兰姆波时间反转方法

3.1超声波在不均匀介质中的聚焦技术

3.2时间反转聚焦原理

3.3兰姆波时间反转处理信号的特点

3.4本章小结

第4章实验系统的建立

4.1实验系统组成

4.2时间反转兰姆波检测系统建立

4.3兰姆波激发

4.4实验参数选择

4.4.1兰姆波频率选择

4.4.2幅值对兰姆波时间反转信号的影响

4.4.3三路反时序信号处理

4.5本章小结

第5章基于时间反转法的兰姆波检测

5.1板中缺陷的存在形式

5.2时间反转兰姆波技术在固体板材缺陷检测中的应用

5.3缺陷定位

5.4兰姆波模式检测铝板

5.5基于时间反转法的缺陷检测

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢