車輪缺陷相控陣超聲全聚焦成像技術(shù)研究

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1、？土：欄碩士學(xué)位論文＿ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ：論文題目：車輪缺陷相控陣超聲全聚焦成像技術(shù)研究？＿：國內(nèi)圖書分類號：ＴＢ５５３密級公開：６８１國際圖書分類號．８西南交通大學(xué)研宄生學(xué)位論文車輪缺陷相控陣超聲全聚焦成像技術(shù)研究年級二零一二級姓名周祥申請學(xué)位級別工程碩士專業(yè)光學(xué)工程指導(dǎo)教師王澤勇教授二零一五年五月ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＢ５５３Ｕ．Ｄ．Ｃ：６８１．８ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｒｅｅＴｈｅｓｉｓｇＲＥＳ

2、ＥＡＲＣＨＯＮＰＨＡＳＥＤＡＲＲＡＹＵＬＴＲＡＳＯＩＮＣＴＯＴＡＬＦＯＣＵＳＩＮＧＭＥＴＨＯＤＩＭＡＧＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＦＯＲＷＨＥＥＬＤＥＦＥＣＴＳＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＺｈｏｕＸｉａｎｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅＡｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｐｐｇｇＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＯｐｔｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＷａｎＺｅｏｎｇｙｇＭａｙ１５，２０西南交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校

3、有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并。向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被査閱和借閱本人授權(quán)西南交通大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印。、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文本學(xué)位論文屬于１．保密口，在年解密后適用本授權(quán)書；２．不保密ｙ使用本授權(quán)書。“十（請在以上方框內(nèi)打）：學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)老師簽名：日期：＞９小日期ｙｊ西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文主要工作（貢獻(xiàn)）聲明本人在學(xué)位論文中所做的主要工作或貢獻(xiàn)如下：１．基于全聚焦成像算法理論模型，完成了全聚焦成像算法

4、的仿真和實驗。同時引入了陣元的指向性函數(shù)對全聚焦加權(quán)成像的影響，結(jié)果表明加權(quán)后的全聚焦成像在近場和深度上對缺陷圖像質(zhì)量有明顯的提升。并將全聚焦算法推廣到二維陣列探頭，建立了基于二維陣列探頭的全聚焦算法，對比分析了仿真和實驗的結(jié)果。２．基于全聚焦成像算法，結(jié)合Ｓｎｅｌｌ定律和Ｆｅｒｒａｒｉ方法，建立了交界面為平面或，實現(xiàn)雙層介質(zhì)中的全聚焦成像者曲面時超聲波束的入射點位置計算模型，并通過實驗對計算模型進(jìn)行了驗證。３．基于雙層介質(zhì)全聚焦成像算法，實現(xiàn)對車輪缺陷的檢測。通過確定幅值疊加最大值為缺陷中心的方法對車輪缺陷進(jìn)行定位－，并通過改進(jìn)傳統(tǒng)的６ｄ

5、Ｂ定量法對車輪缺陷的邊緣提取進(jìn)行定量，最后雙層介質(zhì)全聚焦算法與常規(guī)扇形掃描對比，在車輪缺陷定位和定量精度上有明顯提高。本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研宄工作所得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研宄做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明。本人完全了解違反上述聲明所引起的一切法律責(zé)任將由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：曰期丨：＞］西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第Ｉ頁摘要隨著我國高鐵的飛速發(fā)展，列車安全運行越來越受到人們的關(guān)注。列車關(guān)鍵部件

6、之一車輪的檢測及維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)越來越高。研究更先進(jìn)的相控陣超聲檢測技術(shù)，提高缺陷檢測精度和靈敏度以及定位定量分析成為車輪檢測趨勢。ｔ為了優(yōu)化車輪超聲檢測技術(shù)，本文在查閱大量相控陣超聲資料和全聚焦方法（ＴｏａｌＦｏｃｕｓｉｎｇＭｅｔｈｏｄ）文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，將全聚焦算法應(yīng)用到車輪缺陷定位、定量檢測。具體工作如下：通過聲場理論研究，分析了超聲換能器聲場輻射理論，建立了超聲換能器數(shù)學(xué)模型，仿真了矩形平面聲源的聲場分布，為相控超聲成像提供理論基礎(chǔ)。基于全矩陣采集（ＦｕｌｌＭａｔｒｉｘＣａｐｔｕｒｅ）模型以及全聚焦理論，仿真和實驗實現(xiàn)了單一介質(zhì)全聚焦成像一

7、。進(jìn)步分析了陣元指向函數(shù)在近場和深度上對缺陷圖像質(zhì)量的提升。本文還將全聚焦理論應(yīng)用到二維陣列探頭數(shù)據(jù)的處理，建立了基于二維陣列探頭。的全聚焦算法，同時對比分析了仿真和實驗的結(jié)果分析了超聲波在雙層介質(zhì)中的傳播特性，結(jié)合Ｓｎｄｌ定律和超聲沿最短時間路徑傳ｅｒｒａ播原理，通過Ｆｒｉ方法建立了界面條件下超聲波束入射點位置計算模型，實現(xiàn)了雙。層介質(zhì)全聚焦算法，并通過實驗對計算模型進(jìn)行驗證最后通過雙層介質(zhì)全聚焦成像算法實現(xiàn)車輪缺陷檢測，確定了幅值疊加最大點定位為缺陷中心的方法－。，并通過