基于信號處理碳纖維復(fù)合材料孔隙率無損檢測方法研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，為了保證使用的安全性，必須對材料內(nèi)部孔隙的含量有清楚的了解。本文圍繞碳纖維復(fù)合材料孔隙率的定量超聲無損檢測技術(shù)展開，研究了碳纖維復(fù)合材料內(nèi)孔隙在不同孔隙率下孔隙的形態(tài)及其統(tǒng)計(jì)特征。探討了信號處理技術(shù)如快速傅立葉變換、小波變換及提升框架技術(shù)等在孔隙率定量檢測中的應(yīng)用，完成了便攜式孔隙率超聲檢測系統(tǒng)的研制。 本文首先介紹了碳纖維復(fù)合材料在各種行業(yè)的廣泛應(yīng)用及其應(yīng)用的前景，分析了碳纖維復(fù)合

2、材料內(nèi)缺陷的種類、孔隙率檢測的重要性以及孔隙率的檢測現(xiàn)狀?？偨Y(jié)了幾種常用的信號處理技術(shù)及其在超聲檢測中的應(yīng)用，并表明了碳纖維復(fù)合材料孔隙率超聲無損檢測的意義。 第二章研究了時(shí)域超聲檢測原理并分析了影響超聲衰減的因素，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出時(shí)域的檢測模型并給出了檢測的實(shí)例。引入了頻率域內(nèi)的檢測方法，分析了不同孔隙率下超聲衰減與頻率的關(guān)系、頻譜形狀的改變以及超聲衰減系數(shù)與孔隙率的關(guān)系。推導(dǎo)了超聲波相速度的計(jì)算公式，分析了不同孔隙率下的相速

3、度，比較了相位展開法和K-K關(guān)系式求得的相速度并分析了相速度的變化與孔隙率之間的關(guān)系。 第三章對碳纖維復(fù)合材料內(nèi)的孔隙進(jìn)行了微觀形態(tài)的研究，利用金相顯微鏡對經(jīng)過特殊處理的碳纖維復(fù)合材料試塊表面進(jìn)行觀察，對孔隙的微觀形態(tài)特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和分析。介紹了便攜式碳纖維復(fù)合材料孔隙率檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)以及硬件系統(tǒng)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，并給出了一個(gè)實(shí)際檢測的實(shí)例。 第四章首先介紹了小波分析的基本理論以及小波去噪理論，

4、然后分析了三種小波基(coif系列、sym系列和db系列)在不同的消失矩下對碳纖維復(fù)合材料的超聲信號進(jìn)行去噪的信噪比和均方根誤差，并研究了用不同的閾值方法對碳纖維復(fù)合材料的超聲信號進(jìn)行去噪的信噪比和均方根誤差，得出了最適合于碳纖維復(fù)合材料超聲信號去噪的小波基和閾值方法。 第五章研究了利用提升框架構(gòu)造小波的三個(gè)步驟，分析了Laurent多項(xiàng)式、Euclidean算法和傳統(tǒng)小波用提升框架分解的步驟，并給出了用提升算法的三個(gè)基本步驟來

5、實(shí)現(xiàn)幾種傳統(tǒng)的小波變換的實(shí)例。 第六章對提升算法的三個(gè)基本步驟(信號拆分、預(yù)測步和更新步)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，給出幾種常用提升算法的計(jì)算公式。分析了用提升算法對超聲信號進(jìn)行去噪的步驟，并研究了五種不同的提升框架類型對超聲信號進(jìn)行去噪處理的信噪比和均方根誤差，研究了采用不同的閾值方法進(jìn)行去噪的信噪比和均方根誤差，最終得出最適合于碳纖維復(fù)合材料超聲信號去噪的提升框架類型和閾值方法。 最后對全文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并對將來進(jìn)一步