基于阵列信号处理的超声波探伤研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文基于阵列信号处理的超声波探伤研究姓名：樊栋申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：袁有臣20100610基于阵列信号处理的超声波探伤研究摘要超声波无损检测是检测技术的一个重要方向，超声相控阵技术通过对超声阵列换能器中各阵元进行相位控制，获得灵活可控的合成波束。它具有能进行动态聚焦、可进行成像检测、可检测复杂形状物体、能提高检测灵敏度、分辨力和信噪比等多项优点，最重要的是它可以提高检测效率，近年来正成为国际无损检测界的研究热点，因此本论文就这一方向进行研究。在本论文的研究中，首先介绍了相控阵的基本原理，并对动态电子聚焦进行了深入的研究。接着我

2、们通过动态光弹系统研究了超声纵波等在固体中遇到障碍物的传播特性，并进一步研究了超声相控阵在固体中聚焦特性，从而为后续系统设计工作奠定了基础。在后面本文介绍了超声相控阵换能器阵列的结构，对相控阵换能器所用材料进行了选取。分析了各种参数对换能器性能的影响，并由此对换能器阵列的参数进行了选取。在本文中又独创设计实现了一个完整的16通道相控阵超声检测实验系统，设计了上、下位机的分布式处理系统，并在下位机(PCI插卡)上采用了DSP+FPGA的信号处理结构，极大地提高了系统的实时信号处理能力，满足了对多通道、大容量数据流的高速信号处理要求。最后通过实验验证了本文所研究的系统能有效地进行发

3、射聚焦到指定点，并且能有效突出目标回波、信号，具有实际的理论应用意义。关键词：超声波相控阵换能器DSP基于阵列信号处理的超声波探伤研究IlSTUDYOFIⅡ月fRASONICINSPECTIONBASEDONARRAYSIGNALPROCESSINGABSTRACTUltrasonicnondestructivetestingisanimportantbranchofdetectiontechnique．Ultrasonicphasedarraytechnologyobtainsflexibleandcontrollablesynthesisbeambyphasecontrol

4、ofmatrixdementsoftransducerarray．Ithasthefollowingadvantages：dynamicallyfocusing；imagingtesting；detectingshapeofcomplexobjects；improvingdetectionsensitivity，resolutionandsignal·to-noiseratioandSOon．Themostimportantmeritisimprovingdetectionefficiency，SOitbecomestheresearchfocusofnondestructiv

5、etesting．ThatiswhythepaperresearchOilthebranch．Inthispaper,first，weintroducethebasicprinciplesofphasedarray,andresearchdynamicelectronicfocusin-depth．Then，usingdynamicphotoelasticsystemwestudythepropagationpropertiesofultrasonicwavewhen也eyencounterobstaclesinthesolid，andstudyfurtherinthefocu

6、spropertiesofultrasonicphasedarrayinthesolid，SOastolayfoundationforthefollow-upsystemdesign．Inthepaper,weintroducethestructureofultrasoundphasedtransducerarrayandchoosethematerialthattransducerarrayused．Thenweanalyzeparametershaveeffectonperformanceoftransducer；soweselecttheparameteroftransd

7、uceraccordingtoaboveanalysis．Inthispaper，auniquedesigntoachieveacomplete16一channelphasedarrayultrasonicdetectionsystemisdesigned，aswellasthedistributedprocessingsystembetweenthelowermachineandPC，andWeuseakindofsignalprocessingstructure—DSP+FPGAonth