基于超声的热障涂层厚度检测方法研究毕业论文

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1、中图分类号：TG115.28盲审编号：83学位论文题目基于超声硕士学位论文的热障涂层厚度检题目测方法研基于超声的热障涂层厚度检测方法研究究作者姓名郑金作者姓名郑金华华指导教师邬冠华教授盲审学科、专业测试计量技术及仪器编号82014年4月8日3万方数据2014年4月8日学校代码：10406分类号：TG115.28学号：110080402014南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）基于超声的热障涂层厚度检测方法研究硕士研究生：郑金华导师：邬冠华教授申请学位级别：硕士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：测试与光电工程学院答辩日

2、期：2014年6月授予学位单位：南昌航空大学万方数据ResearchonDetectionMethodofThermalBarrierCoatingThicknessBasedonUltrasonicADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMeasuringandTestingTechnologiesandinstrumentsbyJinhuaZhengUndertheSupervisionofProf.GuanhuaWuUndertheSupervisionofSchoolo

3、fTestingandOpto-ElectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune.2014万方数据南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。签名：日期：南昌

4、航空大学硕士学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：导师签名：日期：万方数据摘要随着航空发动机的飞

5、速发展，涡轮发动机的前端进口温度越来越高，涡轮叶片长期工作在十分恶劣的高温、高压环境中。热障涂层就是为了保护叶片不被高温氧化和腐蚀应运而生的。基于涂层材料与基体材料的物理性能以及热物理参数的巨大差异，涂层在制备过程中可能产生裂纹、气孔、界面结合薄弱、厚度不均匀等各种缺陷；涂层的质量严重影响着叶片的使用寿命以及可靠性。本文根据超声波在涂层中的实际传播情况建立理论传播模型，针对涂层超声回波信号在时域内无法直接识别出和涂层厚度有关的参量的问题。基于热障涂层与超声信号的交互作用关系，分别从时域和频域内对超声信号进行分析，试图从中挖掘

6、出蕴含的有效表征涂层厚度的特征参量信息，并利用特征参量来计算涂层的厚度值。通过与扫描电子显微镜所测出的厚度值进行对比，进而评价这些方法对超声无损检测厚度方法的适用性及其精确度。在频域内通过对涂层信号与基体信号求反卷积、归一化处理，从多因素影响的综合响应中分离出涂层的特征信号，对涂层的该特征信号求取超声反射系数幅度谱来表征涂层的厚度；在时域内分别利用小波变换模极大值和Lipschitz指数检测信号奇异性的优秀特性来检测信号在涂层上下表面的突变时间点，借此来计算出涂层的厚度。本文研究的热障涂层厚度范围为80~150μm，通过对三

7、种方法所测得数据进行数据拟合、相关性分析发现：Lipschitz指数测厚的结果波动较大，但其总体反映水平最好，在求取涂层厚度的平均值时应该使用Lipschitz指数；WTMM分析法和频谱分析法的残差平方和较小，在求取单个位置厚度值时应该使用WTMM和频谱分析法。综合考虑残差平方和、Pearson相关系数、调整后的拟合优度以及斜率可以知道频谱分析法所测厚度值最为可靠。本实验分析所得的结果，对今后工程实践中基于超声检测技术对热障涂层厚度的测量具有一定的参考价值。关键字：热障涂层，超声检测，厚度测量，频谱分析，模极大值，Lipsc

8、hitz指数，扫描电子显微镜I万方数据AbstractWiththerapiddevelopmentoftheaviationengines,inlettemperatureofthefrontofturbineengineincreases,theturbinebladesworkinv