基于聲束分析的超聲檢測中幾個(gè)關(guān)鍵問題的研究.pdf

1、超聲無損檢測技術(shù)作為產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要手段，是近年來使用頻率最高、發(fā)展最快的一種無損檢測方法。隨著新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的應(yīng)用日益增多，現(xiàn)代工業(yè)對超聲檢測技術(shù)提出了新的要求。尤其針對復(fù)雜形狀和復(fù)合材料構(gòu)件在航空航天領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，如何提高檢測時(shí)的精度、效率和自動(dòng)化程度，是近年來超聲檢測領(lǐng)域研究的前沿課題。本文結(jié)合復(fù)雜形狀和復(fù)合材料工件超聲檢測項(xiàng)目的實(shí)際需要和具體實(shí)現(xiàn)方案，對超聲檢測系統(tǒng)中的聲學(xué)建模、曲面工件定位、復(fù)雜曲面工件超聲檢測探頭

2、位姿規(guī)劃與靈敏度補(bǔ)償和變厚度碳纖維復(fù)合材料工件孔隙率超聲檢測等問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。
　　第一章闡述了論文研究的背景和意義，對曲面工件超聲檢測、超聲檢測中的聲學(xué)建模、曲面工件重定位、超聲檢測探頭位姿規(guī)劃與靈敏度補(bǔ)償、復(fù)合材料孔隙率超聲檢測等相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，最后介紹了論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。
　　第二章建立了超聲檢測系統(tǒng)中的聲學(xué)模型，首先描述了多元高斯聲束模型并給出了選擇該模型模擬探頭聲束的理由，

3、然后討論了探頭聲束在多層介質(zhì)中的傳播，最后討論了接收信號(hào)與聲場分布間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了定量化和數(shù)字化的聲場計(jì)算與分析，為后續(xù)的研究打下理論基礎(chǔ)。
　　第三章對曲面工件重定位方法進(jìn)行了研究。首先針對十一自由度超聲檢測機(jī)械手建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并通過聲束分析方法建立起探頭姿態(tài)與接收信號(hào)間關(guān)系，引導(dǎo)機(jī)械手進(jìn)行曲面自動(dòng)測量，再經(jīng)過曲面重構(gòu)與仿形修正等技術(shù)生成檢測模板;然后提出了一種利用待測工件上少數(shù)點(diǎn)和檢測模板進(jìn)行工件重定位的方法，能夠快速獲取

4、待測工件在掃查坐標(biāo)系下的CAD模型;最后進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)研究。
　　第四章對復(fù)雜曲面工件超聲自動(dòng)檢測過程中的探頭位姿規(guī)劃和靈敏度補(bǔ)償進(jìn)行了研究。首先分析了當(dāng)前的探頭位姿規(guī)劃和靈敏度補(bǔ)償方法的不足;然后仿真與試驗(yàn)分析了探頭姿態(tài)對接收信號(hào)的影響，指出了探頭最佳位姿，并提出了一種基于聲束跟蹤的探頭位姿規(guī)劃方法;對于靈敏度補(bǔ)償問題，建立了聲束衰減模型，并給出了確定模型中各參數(shù)的方法，實(shí)現(xiàn)了各檢測點(diǎn)處聲衰減的預(yù)測和靈敏度補(bǔ)償值的計(jì)算;最后設(shè)

5、計(jì)了對比試驗(yàn)來驗(yàn)證參數(shù)優(yōu)化后的檢測效果。
　　第五章對變厚度碳纖維復(fù)合材料工件孔隙率超聲檢測方法進(jìn)行了研究。首先分析了現(xiàn)有的孔隙率與聲衰減關(guān)系模型，根據(jù)變厚度碳纖維復(fù)合材料工件的特點(diǎn)選擇了頻域模型作為檢測模型;然后給出了變厚度碳纖維復(fù)合材料工件的聲衰減測量方法，并通過破壞性試驗(yàn)方法觀測試塊中的孔隙，標(biāo)定檢測模型中的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工件中孔隙率的測量;最后給出了實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　最后對全文工作進(jìn)行了總結(jié)，并對下一步工作