T形接头面状缺陷超声相控阵检测数值模拟及图像处理

发布时间：2023-04-29 02:55

　　T形接头在工程领域中有着广泛的应用,无损检测技术是保证T形接头焊接构件生产质量和服役安全性的重要手段。常规的A型超声在检测T形接头焊接质量时存在着检测效率低、缺陷识别难度大并且检测的记录性差等问题。本文研究利用超声相控阵对T形接头中危害性较大的面状缺陷进行检测。基于数值模拟的方法研究了换能器参数对相控阵声场的影响;在此基础上模拟研究了相控阵声束在T形接头中与面状缺陷的作用过程,并对含有人工缺陷的试件进行了检测;结合数字图像处理技术,研究了相控阵检测图像中缺陷的识别方法,并对缺陷的定量信息进行提取。在换能器参数对相控阵声场影响的研究中,首先建立相控阵声场仿真的二维模型,确定激励载荷,网格尺寸和计算时间步长等仿真参数;然后,通过研究相控阵声束与孔缺陷的作用过程验证了数值仿真模型的有效性。在此基础上,研究了阵元数量、阵元频率、阵元中心距、阵元宽度对超声相控阵声场的影响规律。结果表明:换能器参数对相控阵声场的焦点尺寸以及声压有着较大的影响。在实际检测时应结合待测试件的特征选择合适的换能器参数,仿真结果对检测工艺的优化提供了理论指导。设计制作内含人工缺陷的铝合金试件,仿制了T形接头中常见的面状缺...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 超声相控阵技术的研究现状
        1.2.1 超声相控阵声场仿真的研究
        1.2.2 超声相控阵换能器的研究
        1.2.3 超声相控阵成像算法的研究
    1.3 图像处理技术在缺陷检测中的应用研究
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 超声相控阵及有限元仿真基本理论
    2.1 引言
    2.2 超声相控阵基本原理
        2.2.1 超声相控阵声束发射与接收
        2.2.2 超声相控阵的声束控制与扫查方式
    2.3 固体介质中声场仿真的有限元法
        2.3.1 有限元法概况
        2.3.2 弹性静力问题的有限元法
        2.3.3 弹性动力问题的有限元法
    2.4 本章小结
第3章 换能器参数对超声相控阵声场影响的研究
    3.1 引言
    3.2 声场仿真模型的建立与参数的设置
        3.2.1 几何模型与材料参数
        3.2.2 激励信号
        3.2.3 网格划分与计算时间步长
    3.3 模型有效性验证
        3.3.1 超声相控阵声束与孔缺陷的作用过程
        3.3.2 楔块对超声相控阵声场的影响
    3.4 换能器参数对超声相控阵声场的影响
        3.4.1 阵元数量对声场的影响
        3.4.2 阵元频率对声场的影响
        3.4.3 阵元中心距对声场的影响
        3.4.4 阵元宽度对声场的影响
    3.5 本章小结
第4章 T形接头面状缺陷超声相控阵检测
    4.1 引言
    4.2 T型接头常见缺陷及检测位置
    4.3 T形接头面状缺陷的检测
        4.3.1 预制人工缺陷
        4.3.2 检测设备及试件
        4.3.3 根部未焊透的检测
        4.3.4 焊趾裂纹的检测
        4.3.5 坡口未熔合的检测
    4.4 本章小结
第5章 超声相控阵检测图像的缺陷识别
    5.1 引言
    5.2 小波阈值图像去噪
        5.2.1 图像灰度变换
        5.2.2 去噪效果评价方法
        5.2.3 阈值、阈值函数、分解层数及小波基选取
        5.2.4 超声图像散斑噪声的去除
    5.3 改进的Canny边缘检测算子
        5.3.1 梯度幅值和方向的计算
        5.3.2 梯度图像的非极大值抑制
        5.3.3 双阈值检测及边缘连接算法
    5.4 缺陷定量信息的提取
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3805020