基于密集型传感器阵列的铝板lamb波music成像方法研究

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1、中文图书分类号：TB553密级：公开UDC：621学校代码：10005硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：基于密集型传感器阵列的铝板Lamb波MUSIC成像方法研究论文作者：马春雷专业类别/领域：工程硕士/机械工程指导教师：刘增华教授论文提交日期：2017年5月UDC：621学校代码：10005中文图书分类号：TB553学号：S201401195密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于密集型传感器阵列的铝板Lamb波MUSIC成像方法研究英文题目：RESEARCHONALUMINUMPLATEMUSICIMAGI

2、NGMETHODBYLAMBWAVESBASEDONCOMPACTTRANSDUCERSARRAY论文作者：马春雷专业类别/领域：工程硕士/机械工程研究方向：现代测控技术与仪器申请学位：工程硕士专业学位指导教师：刘增华教授所在单位：机械工程与应用电子技术学院答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

3、贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：马春雷日期：2017年6月10日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：马春雷日期：2017年6月10日导师签名：刘增华日期：2017年6月10日摘要摘要随着科技时代的快速发展，铝板结构具有密度低、力学性能佳、加工性能好的优点广泛应用于航空航天、交通运输等领域。然而铝板在长期使用过程中难免出现不可逆的损伤，缩短使用寿命，很有可

4、能导致严重的后果。因此，对铝板结构进行健康监测是非常必要的。密集型超声阵列技术作为一种高效的无损检测方法之一，在结构健康监测领域具有较强的应用潜力。激光超声技术具有检测速度快、效率高的优点，在无损检测领域受到广泛关注。本文基于密集型超声传感器阵列技术，将不同的阵列形式分别和压电超声技术与激光超声技术相结合，同时引入不同的成像算法，实现了对铝板缺陷的准确定位。具体研究内容如下：(1)阵列参数的优化选取。首先，通过数值模拟分析阵元间距和阵元数量对阵列指向性的影响。然后，通过阵列实验研究阵元间距和阵元数量对成像质量的影响，理论结合实验，优化选取出最佳阵列参数。(2)提出了阵列信号的预处

5、理方法和成像算法。首先，利用连续小波变换、线性映射频散补偿等信号预处理方法对阵列信号进行处理。最后，针对不同的阵列形式引入幅值成像算法、符号相干因子成像算法和MUSIC（MultipleSignalClassification，多重信号分类）成像算法对铝板中缺陷进行检测。(3)开展了基于压电传感器阵列技术的缺陷检测研究。利用压电超声技术结合密集型传感器阵列技术对铝板结构中的缺陷进行检测，实现了对不同位置处缺陷的定位和成像。(4)开展了基于激光超声传感器阵列技术的缺陷检测研究。搭建了基于双波混频干涉原理的全激光检测系统。结合阵列扫描方法，通过特定频率信号的提取和去频散的阵列信号预处

6、理，实现了铝板中缺陷的检测和定位。关键词：铝板；Lamb波；激光超声；密集型阵列；成像算法-I-AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,aluminumplateshavetheadvantagesoflowdensity,goodmechanicalpropertiesandprocessability.Aluminumplateshavebeenwidelyappliedinmanyfieldssuchasaerospace,transportationandsoon.However,beca

7、usetheplateforlong-termuse,somesortsofirreversibledamagesareproduced.Thesedamagesshortentheservicelifeoftheplateandleadtoseriousconsequences.Therefore,itisparticularlyimportantforhealthmonitoringofaluminumplate.Asoneofefficientnon-destructive