多界面粘接构件粘接质量的超声检测与识别

摘要

随着多界面粘接构件应用的日益广泛，界面的粘接质量检测与评价成为无损检测领域的前沿课题。近年来，超声检测已逐步应用于多界面粘接构件粘接缺陷的检测中，但由于各界面回波信号的叠加和噪声的干扰，使得不同粘接状况下回波信号的特征提取尤为困难，从而严重制约了多界面粘接构件粘接质量超声检测的应用与发展。
　　本文以钢/橡胶/酚醛树脂粘接构件模拟固体火箭发动机壳体结构，作为被测对象。根据脉冲反射法的基本原理，设计了适用于被测对象的数字超声波探伤系统，包括以NE555和74LS221为核心的激励脉冲发生模块，以IRF840为核心的驱动电路模块，以及以EP4CE6F17C8N FPGA为核心的采集模块。通过实验对其中的主要参数进行优化，从而实现了多界面粘接构件粘接质量的有效检测及超声波回波信号的采集。
　　鉴于粘接构件的结构导致高界面回波信号比较弱，易被表层强反射信号及噪声信号淹没，本文通过自适应滤波对采集到的回波信号进行了界面分离，然后应用小波变换，增强了特征信号的特征信息并对原始信号进行了特征提取。最后通过BP神经网络，实现了多界面粘接构件粘接质量的识别与分类。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作及内容安排

1．3．1 论文主要工作

1．3．2 论文内容安排

第二章 多界面粘接构件超声检测的理论介绍

2．1 超声检测的基本原理

2．1．1 超声波类型介绍

2．1．2 超声波检测方法介绍

2．2 多界面粘接构件的声学特性

2．2．1 粘接材料的声学特性

2．2．2 纵波在多界面粘接构件中的传播特性

2．2．3 多界面粘接构件纵波检测的原理分析

2．3 超声波在介质中的衰减

2．4 脉冲反射法检测的可行性

2．5 本章小结

第三章 超声波探伤收发电路的设计及优化

3．1 硬件电路的总体设计思路及简述

3．2 超声波发射电路

3．2．1 激励脉冲发生电路

3．2．2 驱动电路

3．3 超声波接收电路

3．3．1 限幅电路

3．3．2 放大电路

3．4 超声波探头的选择

3．4．1 探头类型的选择

3．4．2 探头频率的选择

3．4．3 探头晶片尺寸的选择

3．5 本章小结

第四章 数据采集模块的设计

4．1 高速AD转换模块

4．1．1 衰减电路

4．1．2 AD转换

4．1．3 FPGA中高速AD模块的控制程序设计

4．2 FPGA最小系统

4．3 实验数据采集

4．4 本章小结

第五章 超声波回波信号的界面分离

5．1 回波信号的预处理

5．2 回波信号的界面分离

5．2．1 常数法界面分离

5．2．2 基于LMS算法的自适应滤波器介绍

5．2．3 自适应滤波法界面分离

5．3 本章小结

第六章 回波信号的特征提取和模式识别

6．1 基于小波变换的缺陷信号特征提取

6．1．1．小波分析原理

6．1．2 特征信号的小波变换

6．1．3 回波信号的小波变换

6．1．4 回波信号的特征提取

6．2 基于BP神经网络的粘接质量模式识别

6．2．1 BP神经网络的建立

6．2．2 识别结果

6．3 本章小结

第七章 结论与讨论

参考文献

致谢

作者在校期间参与科研项目

作者在校期间所获奖励