柔性超声相控阵及其在无损检测中的应用研究

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1、密级：中图分类号：TP274硕士学位论文柔性超声相控阵及其在无损检测中的应用研究学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：控制科学与工程作者姓名：谈晓成导师姓名及职称：吴新开教授实践导师姓名及职称：吴新开教授学院名称：信息与电气工程学院论文提交日期：2015年06月01日柔性超声相控阵及其在无损检测中的应用研究学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：控制科学与工程作者姓名：谈晓成作者学号：13010401001导师姓名及职称：吴新开教授实践导师姓名及职称：吴新开教授学院名称：信息与电气工程学院论文提交日期：2015年06月01日学位授予单

2、位：湖南科技大学StudyonFlexibleUltrasonicPhasedArrayandtheApplicationinNonDestructiveTestingTypeofDegreeAcademicdegreeDisciplineControlScienceandEngineeringCandidateTanXiaochengStudentNumber13010401001SupervisorandProfessionalTitleWUXin-kaiPracticeMentorandProfessionalTitleWUXin-k

3、aiSchoolSchoolofInformationandElectricalEngineeringDate2015-06-01UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版

4、权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要柔性相控阵超声检测技术是在柔性材料技术的基础上，采用多阵元换能器，依靠对各阵元的相位控制来实现声束在不规则形状工件中声场的偏转与聚焦，从而达到不规则形状工件内部缺陷检测的技术。目前，柔性相控阵

5、检测系统仍存在相位偏差较大、成像分辨率不高等缺陷，因而成为近几年来相控阵成像检测中的研究热点之一。相控阵系统中的相位校正精度，是提高声束控制能力、减少信号失真的重要途径之一，直接影响着柔性超声相控阵对缺陷的检测性能。学者在介绍无损检测尤其是柔性相控阵超声检测研究背景与发展现状的基础上，对柔性超声相控阵系统中的相位畸变问题作了较为详细的分析与研究。为减小相位偏差估计误差、提高相位补偿精度，提出了柔性相控阵检测系统优化方案。本文从以下几个方面进行了研究：（1）从相控阵系统的声场理论出发，构造换能器声场模型，进行相位时延声束控制理论分析，并讨论相

6、位控制精度问题。（2）从相关分析法出发，对相关相位估计中常用的方法进行探讨与改进，提出基于自适应阈值调整的复合相关相位校正模型。通过MATLAB仿真实验表明，采用复合相关相位校正法的相位偏差估计误差明显低于单一相关估计法，可以明显提高相位补偿精度。并且基于阈值调整的复合相关相位校正模型，可以在缺陷检测中自适应修正系统阈值，提高校正模型中的偏差估计精度。（3）从小波分析理论入手，针对复合相关相位校正模型中噪声干扰问题，通过对多通道信号小波变换的改进，提出将差级小波变换添加到复合相关相位校正模型中。并进行了MATLAB仿真实验，仿真结果表明，该

7、方法可以有效抑制校正模型中噪声的影响，消除一般小波变换带来的附加相位差，进一步提高了相位校正的精度。（4）本文从柔性相控阵结构特点出发，研究了柔性换能器阵元定位方法与有效性判定，应用相位校正补偿模型，构建了自适应柔性相控阵超声检测系统，通过仿真研究与缺陷检测实验表明，该系统可以通过多次缺陷检测来增强系统的聚焦能力，提高检测缺陷的效率，改善柔性相控阵成像效果。关键词：无损检测；柔性相控阵；相位畸变；复合相关相位校正；差级小波变换;自适应聚焦iABSTRACTFlexiblephasedarrayultrasonictestingtechnol

8、ogyisonthebasisofflexiblematerials,thenusemultiplelineararraystransducerandrelyoncontroll