基于超声CT的混凝土质量检测方法研究

摘要

本文针对目前混凝土质量的检测方法大多数仍处于定性或半定量水平，难以给出定量的结果，检测方法本身存在局限性这一特点。将CT成像技术，引入到混凝土质量检测中，它可以用图像的方式精确、完整地反映层析面上混凝土内部质量，较传统方法有明显的优点。 本文主要研究了应用超声CT对混凝土内部进行层析的算法。针对超声在混凝土中传播时存在折射、绕射等现象，将射线追踪算法引入到层析算法中，对重建方法进行改进，得到了很好的层析效果。 在分析射线追踪算法的基础上，本文提出了一种基于交叉扫描的线性插值射线追踪算法，该算法采取上下左右全面扫描的方法，能绕开与发射点同列的低速区，提高了算法的精度，而且对整个区域只扫描一次，降低了编程的复杂度。 针对混凝土超声检测中，获取的数据不完全、干扰因素多、误差大等特点，本文采用SIRT算法对混凝土进行重建，得到了很好的效果。并给出了重建算法中系数矩阵A的求法，大大降低了其求解复杂度。 本文提出了一种新的混凝土超声层析阵列检测方法，它具有方便、实用，且适用于多种形状混凝土的质量检测。并通过数值仿真说明，这种检测方法对走时数据的提取更全面，可明显改善层析效果。 最后，本文通过数值仿真，其结果表明：应用本文所提出的检测方法、重建算法对混凝土进行超声层析成像，图像重建效果良好。

目录

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英文文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2超声波检测混凝土的现状

1.3超声CT检测混凝土的发展现状

1.5本课题的可行性

1.6本课题的研究内容

第二章超声CT检测混凝土的基本原理

2.1超声波在混凝土中的传播特性

2.1.1超声波在介质中的传播特性

2.1.2超声波在混凝土中的传播特性

2.2超声检测混凝土缺陷的基本原理

2.3超声波用于混凝土探伤时采用的基本物理量

第三章射线追踪方法的改进

3.1射线追踪算法

3.1.1解析追踪法

3.1.2弯曲追踪法

3.1.3矩形网格三点扰动法

3.1.4线性插值追踪法

3.2改进的线性插值射线追踪算法

3.3数值模拟

第四章基于射线追踪的走时重建

4.1各种重建算法的比较

4.1.1雷当变换

4.1.2第一类滤波反投影——卷积反投影重建算法

4.1.3迭代重建算法

4.2迭代重建算法的选取

4.2.1迭代重建算法在走时超声CT中的应用及最优准则

4.2.2两种重建算法——ART算法及SIRT算法

4.3网格划分及系数矩阵的求取

4.3.1网格的划分

4.3.2系数矩阵的求取

4.4重建数值仿真

第五章混凝土超声CT检测方法的实现

5.1超声CT检测混凝土的阵列检测方法

5.1.1系统框图

5.1.2系统工作原理

5.2超声CT成像的实现

5.3结果分析

第六章结束语

6.1本文的主要结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的论文

致谢