手动超声相控阵检测成像算法研究

论文摘要

海洋平台结构所处环境恶劣,随着服役时间的增长,海洋平台结构会出现不同程度、不同形式的损伤。这些损伤缺陷的存在将严重威胁海洋平台结构的服役安全与可靠性,因此,为确保海洋平台结构的安全运行,必须进行平台结构定期或不定期的检测。目前各种不同的无损检测方法用于海洋平台结构探伤,传统单探头不能探测到区域增加了海洋平台结构安全的隐患,有必要研究一种综合智能检测方法用于海洋平台结构管节点焊缝的探伤。基于以上原因,本文研究了超声相控阵声束偏转聚焦延迟时间计算算法、超声相控阵检测B扫描成像和扇形成像算法理论。本文的主要研究内容如下:首先,研究了超声相控阵声束的偏转、聚焦、偏转聚焦和动态聚焦等的延迟时间计算算法理论,详细研究了平行扫描、偏转扫描、偏转聚焦扫描和动态聚焦扫描的延迟计算算法,并给出了上述扫描算法的几何图示、实现过程、及其流程图;应用具体算例,绘出了其阵元延迟时间曲线。其次,完成了超声相控阵检测B扫描成像和扇形成像算法的研究,得到了具体的算法流程框图;比较了三种常用的图像插值填充算法,并应用具体算例,发现三次插值算法效果较好。最后,使用本实验室的超声相控阵检测成像系统进行了对比试块试验,完成了对比试块设计和方案设计,确定了成像区域、阵元组合、延迟时间等参数。采用MATLAB成像程序进行结果的分析,验证了本文提出的超声相控阵声束扫描延迟时间计算算法和超声相控阵检测成像算法理论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 超声无损检测技术的发展历程
• 1.2.2 超声相控阵检测技术的研究现状及发展应用
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 超声相控阵检测声束偏转聚焦延迟时间计算
• 2.1 超声相控阵的基本原理
• 2.1.1 超声相控阵
• 2.1.2 相控阵发射
• 2.1.3 相控阵接收
• 2.2 超声相控阵声束偏转聚焦原理
• 2.2.1 超声相控阵声束偏转
• 2.2.2 超声相控阵声束聚焦
• 2.2.3 超声相控阵声束偏转聚焦
• 2.3 超声相控阵动态聚焦原理
• 2.4 超声相控阵声束偏转聚焦延迟时间计算算法
• 2.4.1 声束平行扫描延迟时间计算算法
• 2.4.2 声束偏转扫描延迟时间计算算法
• 2.4.3 声束偏转聚焦扫描延迟时间计算算法
• 2.4.4 声束动态聚焦扫描延迟时间计算算法
• 2.5 本章小结
• 第3章 超声相控阵检测成像算法
• 3.1 超声相控阵检测缺陷图像显示方法
• 3.1.1 超声相控阵B扫描成像
• 3.1.2 超声相控阵扇形扫描成像
• 3.1.3 超声相控阵检测图像插值
• 3.2 超声相控阵B扫描成像算法
• 3.3 超声相控阵扇形扫描成像算法
• 3.4 本章小结
• 第4章 超声相控阵检测对比试块试验
• 4.1 超声相控阵检测成像系统
• 4.2 B扫描平行、偏转及聚焦的对比试块试验
• 4.2.1 对比试块
• 4.2.2 方案设计
• 4.2.3 试验设置
• 4.2.4 试验结果
• 4.3 B扫描动态聚焦对比试块试验
• 4.3.1 对比试块
• 4.3.2 试验方案
• 4.3.3 试验结果
• 4.4 扇形扫描对比试块试验
• 4.4.1 试块设计
• 4.4.2 试验方案
• 4.4.3 试验结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 延迟时间计算程序
• 附录2 试验数据读入程序
• 附录3 超声相控阵扫描成像程序
• 致谢