轴类零件内部缺陷超声检测与重构方法研究

为了探究轴类零件内部缺陷的无损检测方法,本文以曲轴为研究对象,基于超声ALOK技术对其内部多个小孔进行了无损检测实验,并建立了相应的声学仿真有限元模型,提出利用声程—角度散点图中的趋势线,可快速判别内部缺陷特征和位置的方法。并且改进了ALOK算法,即采用邻近探头构建的方程或曲线重构缺陷,模拟和实验结果表明使用改进的算法提高了缺陷位置和尺寸的检测精度,通过实验数据重构所得的缺陷位置误差和半径误差分别在2 mm和0.5 mm左右。研究结论对于轴类零件内部缺陷精确定量化无损检测提供了理论和技术指导。     

轴锥镜成像系统的点扩散函数分析

为了使大景深光学镜头在工业视觉检测中的测量结果更准确,必须对中间图像进行复原,点扩散函数是图像复原的关键。根据轴锥镜最大无衍射距离公式设计了无衍射成像系统,以标量衍射理论为基础,在频域范围内利用稳定相法推导出系统的点扩散函数公式。利用准单色光理论,分析非相干光照明下的点扩散函数与锥镜夹角和离焦量的关系。仿真和实验结果表明:轴锥镜夹角越大,点扩散函数中心光强越强,衍射条纹越密;离焦像差对点扩散函数的影响与之相反。     

早期乳腺肿瘤的超宽带微波稳健波束形成成像检测系统

提出了一种基于自主设计小型超宽带天线的微波稳健波束形成(RCB)成像肿瘤检测系统.仿真结果表明,该检测系统对肿瘤反射信号有很高的敏感度.在简单平面模型和核磁共振成像图(MRI)导出模型中进行仿真检测实验,并将天线阵列接收信号用RCB算法进行成像处理.从乳房重构图像中能够得到正确的肿瘤位置及大小信息,实现了平面模型中最小直径3 mm和MRI导出模型中最小直径4 mm的肿瘤检测,证实了该检测系统用于早期乳腺肿瘤检测的可行性.     

基于被动波束成像的高强度聚焦超声焦点定位*

针对高强度聚焦超声治疗中实际焦点偏离引导治疗的几何焦点这一问题,本文基于被动波束成像原理,将治疗探头与影像探头联合,探讨一种新的焦点定位策略。首先,基于k-Wave声学软件创建了具有多层组织结构的超声传播模型,通过理论仿真探究了不同脂肪、肌肉厚度条件下被动波束成像方法定位焦点的准确性;除此之外,还通过仿体在实验环境下对该方法的有效性进行了初步验证。结果表明,在不同脂肪厚度的仿真模型中,被动波束合成所定位的焦点和几何焦点在轴向距离上分别与实际焦点平均相差（0.54±0.15）mm和（4.76±0.95）mm。在不同肌肉厚度的仿真模型中,由合成算法定位的焦点和几何焦点在轴向距离上分别与实际焦点平均相差（0.51±0.26） mm、（4.95±0.47） mm。仿体实验也验证了被动波束成像定位的焦点比几何焦点更接近实际损伤位置。本文从理论仿真和实验两个角度验证了被动波束成像方法在高强度聚焦超声焦点定位中的优越性,可为该方法进一步走向临床应用提供支撑,对提升高强度聚焦超声手术治疗的安全性有推动作用。     

平面波超声成像中的波束合成方法研究进展

平面波成像通过单次全孔径发射-接收即可获取整幅图像,将成像帧频显著地提升至1000帧/秒以上.然而,平面波成像过程中发射的非聚焦波束将导致回波信号信噪比降低,进而使图像的分辨率和对比度变差.通过多角度相干复合成像技术可以改善平面波成像的图像质量,但是会以牺牲帧频为代价.因此研究人员们开始将新型波束合成技术引入平面波成像...     

铝制焊接容器超声导波成像检测

针对中厚板铝制焊接容器的安全评价需要,论文研究了超声导波成像检测技术。通过对铝制焊接容器中不同模态超声导波的频散曲线及波结构分析,选择激励频率为2 MHz的S1模态作为中厚板铝制焊接容器健康监测的导波模态,并研制了适合铝制容器检测的2 MHz/S1模态压电晶片换能器,建立了超声导波成像系统。实验结果表明,该方法仅需经过有限次的扫查,就可以得到容器全壁厚范围内健康信息的超声导波图像,从而清晰地识别容器内的缺陷。该研究为中厚板铝制焊接容器的健康监测提供可行的技术方案。     

离轴多层球对高斯波束的光散射

根据广义米氏理论，将入射的高斯波束按矢量球谐函数展开，获得了波束因子（展开系数）ｇｍｎ，ＴＭ和ｇｍｎ，ＴＥ的一般表达式。应用ｇｍｎ的局域近结果和散射系数ａｎｍ和ｂｎｍ的迭代公式与算法，研究了多层有耗介质球的光散射。讨论了波束宽度与球形粒子的尺寸和位置对散射系数和散射强度角分布的影响。     

圆柱类构件超声相控阵聚焦模型

在利用平面相控阵超声换能器对圆柱类构件检测时,受曲界面结构引起的入射波和回波时延的影响,扫描声束的波阵面产生弯曲,在利用传统迭代遍历算法计算延迟时间时效率低,无法发挥相控阵换能器检测优势。针对上述问题,建立了一种基于圆柱类构件特征和耦合介质特性的超声相控阵扫描成像的聚焦模型。该模型基于换能器、耦合介质、圆柱类构件材料特性和几何关系以及声线模型和折射定律,建立了耦合介质及被检构件的声速、曲面曲率半径、阵列与曲面间的距离等关联的延迟时间聚焦控制模型。利用该模型计算出的延时时间,对各阵元发射时间进行控制,从而实现扫描声束的聚焦。该文以液体和有机玻璃制介质楔块为例,对圆柱钢曲面的相控阵声束聚焦进行了仿真实验,结果表明该文方法计算效率显著提升,同时声束可以在预设位置实现聚焦,验证了该模型在计算效率上的优势与有效性。     

炸药柱超声C-扫描成像检测

药柱传统的手动A型扫描探伤方法存在，检测过程的稳定性以及检测结果的准确性、可靠性较低，检测结果不够直观等不足之处。为了解决这些问题，对超声C-扫描成像检测技术的系统条件、技术参数、缺陷大小的系统标定等开展了研究，确定了炸药柱水浸式超声C-扫描成像检测条件，并对利用手动A型超探仪探伤有缺陷（包括分层类和疏松）的PBX-9003和TNT药柱进行了C-扫描成像检测。     

基于深度学习的材料超声回波衰减预测方法

材料超声回波衰减是评价材料均匀一致性的常用方法, 针对具有复杂结构的航空发动机盘件难以进行材料底面超声回波衰减评价的问题, 本文提出了利用超声背散射波信号直接预测底面回波衰减的方法。采用10MHz聚焦探头进行超声背散射波数据的采集, 利用深度学习技术构建和训练模型,建立了基于深度学习的材料底面回波衰减预测方法, 同时讨论了采用不同信号形式的超声波信号分类识别模型的准确率差异。研究发现：基于深度学习技术可实现通过超声背散射波预测材料的底面回波衰减, 预测结果和实际底面回波衰减试验结果具有良好的一致性。     

一种基于2D-CNN的激光超声表面缺陷检测方法

激光超声表面缺陷检测的过程中,缺陷的定量表征通常依赖于操作者的判断,易受到人为因素干扰,致使检测结果不稳定.针对这一问题,提出一种基于图像识别的二维卷积神经网络(2D-CNN)的缺陷自动分类检测方法.利用有限元方法模拟激光超声检测过程,并采集超声信号数据用于训练分类模型;使用连续小变换(CWT)处理超声信号得到小波时频...     

超声波扩散角的测量方法改进

为了提高利用小孔反射法测量超声波扩散角的准确度,采用多点测量获得小孔反射波强度分布曲线,通过数据处理软件得到此分布曲线的半峰全宽,在此基础上校正小孔尺寸对测量结果的影响.     

焊缝超声相控阵检测数据深度学习降噪方法

超声相控阵检测技术在焊缝检测中具有广泛的应用.超声相控阵检测技术检测信号中常混入噪声导致检测成像时难以分辨真实的缺陷特征.这些噪声主要为无关的反射信号和局部相关的结构噪声,传统的超声图像降噪方法难以有效滤除这些噪声,且存在计算效率低、参数优化复杂等问题.该文提出了一种基于深度学习的焊缝超声相控阵检测技术检测S扫图像的降...     

Flaw characterization based on diffraction of ultrasonic waves

A method of flaw characterization based on time domain analysis of the diffracted sound field from a flaw when irradiated by short ultrasonic pulses is described. The echo formation mechanism developed by Freedman has been utilized to predict the return pulse pattern. Experimental results that are in good agreement with theoretical predictions are presented. Using a microcomputer-based scanning and testing system the feasibility of reproducing planar, straight-edged flaw shapes has been successfully demonstrated.     

基于多元高斯声束模型的圆柱体超声检测声场仿真

为了提高圆柱体缺陷检测的准确性,需了解其超声声场分布。针对圆柱体实际检测的要求,本文采用超声水浸检测法。通过多元高斯声束模型分别模拟了实心圆柱体及空心圆柱体中的辐射声场,计算仿真了垂直入射与倾斜入射至圆柱体时的声场,实现了检测声场的可视化。通过计算得出仿真结构与实际理论相符,表明本论文的方法能够应用在圆柱体结构超声声场仿真中。     

利用狭缝扫描法测量超声波扩散角

利用狭缝扫描获得超声波束横截面上强度积分分布曲线,利用此积分曲线对应的微分曲线的半峰全宽计算得到超声波扩散角。此方法克服了小孔测量扩散角方法中信号微弱的弊端,提高了超声波扩散角测量精度。     

基于分布式超声无损检测方法的零件内部缺陷检测

超声检测广泛应用于工业检测,比如超声相控阵检测法和超声A扫应用于零件内部缺陷检测。然而,这些方法可以检测出缺陷位置却很难精确地检测缺陷尺寸,缺陷定量成了急需解决并且很有意义的问题。本文提出了一种分布式超声无损检测方法,将超声探头均匀布置在检测表面,每一个超声探头可以同时发射和接收超声信号,通过对接收到的信号进行处理来重构缺陷轮廓。基于分布式超声无损检测方法,重构零件的人造缺陷并建立相应的声学仿真模型。通过多项式拟合法和聚类法分别处理实验和仿真所获得的数据并重构缺陷轮廓。实验结果和仿真结果显示重构的椭圆形缺陷和正方形缺陷具有一定的精度。结果表明分布式超声无损检测方法有潜在的应用价值和理论意义。     

An ultrasonic testing method for gas pressure welded joints of reinforcing steel bars

Gas pressure welding for jointing of reinforcing steel bars is most commonly used in Japan and the Far Eastern regions, where there are frequent earthquakes. An ultrasonic testing method has been developed for gas pressure welded joints. An intrinsic feature of the ultrasonic testing method is that there is a correlation between the ultrasonic testing results and the mechanical property (tensile strength) of joints. This feature enables non-destructive detection of gas pressure welded joints with tensile strength below a reference value. The theoretical justification for the correlation between the ultrasonic testing results and the tensile strength of the joints is discussed.