单模式超声兰姆波时域信号仿真

摘要

兰姆波的主要特点就在于它的多模式和频散，各模式的频散特性使超声兰姆波在激励、传播、接收以及信号处理等方面变得非常复杂。所以，要想更有效的应用兰姆波，必须了解兰姆波是多模式与频散特性。首先需要解决的是兰姆波频散曲线的绘制问题。因此本文首先介绍了兰姆波的检测理论，然后通过分析兰姆波特征方程，借助MATLAB软件绘制了特定板材中的兰姆波频散曲线，并对其传播特性进行了分析说明。 针对目前超声兰姆波时域特性研究的不足，本文在结合兰姆波频散特性和时域信号特征参量提取两方面的研究工作的基础上提出了一种时域分析的新方法。首先进行理论建模，建立了超声兰姆波检测的时域表达式模型，然后通过数值模拟分析，结合单一模式兰姆波的传播特性，通过使用MATLAB软件仿真，得到无缺陷板中传播一定距离后接收到的时域信号波形图。计算机仿真结果表明该方法可以有效的计算单模式兰姆波时域波形，为超声兰姆波时域特性测量技术的应用提供理论基础。 本文的最后，基于MATLAB平台制作了兰姆波频散曲线和单模式兰姆波时域波形绘制软件界面。通过简单的人机交互可以完成特定板材中的兰姆波频散曲线的绘制，还可以绘制在假设无缺陷存在的板中传播一定距离的单一模式兰姆波的时域波形图，进一步推进了兰姆波时域特性应用于实际检测当中。

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第一章绪论

1.1研究超声兰姆波无损检测的背景和意义

1.2超声兰姆波无损检测的研究现状

1.3兰姆波无损检测的数值分析方法与信号处理技术

1.3.1兰姆波的传播特性研究

1.3.2数值分析方法的应用

1.3.3信号处理技术

1.4存在的问题

1.5本论文的主要研究内容及研究方法

1.6本章小结

第二章兰姆波理论概述

2.1兰姆波的概念

2.2兰姆波的检测原理

2.3兰姆的激发与接收

2.3.1板表面激励方法

2.3.2电磁超声换能器激励兰姆波

2.3.3激光激励兰姆波

2.4兰姆波的相速度与群速度

2.5兰姆波频散方程的建立

2.6本章小结

第三章兰姆波频散特性研究

3.1引言

3.2 Rayleigh-Lamb频率方程的分析

3.3兰姆波原始特征方程的分析与求解

3.3.1兰姆波原始特征方程

3.3.2原始方程的数值求解

3.4本章小结

第四章单模式超声兰姆波时域信号仿真

4.1引言

4.2单模式时域信号的理论分析

4.2.1理论建模

4.2.2激励信号的优化

4.3单模式时域信号的仿真模拟

4.3.1单一对称模式的时域信号仿真

4.3.2单一反对称模式时域信号仿真

4.4本章小结

第五章基于MATLAB平台的绘制软件设计

5.1软件实现的功能

5.2基于MATLAB的绘制软件界面的制作

5.3兰姆波频散曲线和单模式兰姆波时域波形绘制界面

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况