金属薄板的超声导波无损检测

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要板形构件，尤其是薄板件，传统的超声波探伤是很困难的。超声导波具有传播距离远速度快的特点，非常适合于板形结构的大面积无损检测。Lamb波是板中导波，由于人们缺乏对超声Lamb波与缺陷作用机理的了解，Lamb波检测技术至今仍存在许多不一致的观点和待解决的问题。本文采用时频分析方法，从对金属薄板中有无缺陷时的Lamb波信号分析入手，在分析Lamb波信号组成和模式转换的基础上，提取能反映缺陷变化的特征参数，用于评价缺陷严重程度；并探索了质点振动位移与Lamb波检测中敏感

2、模式的选择之间的对应关系。对STl2薄钢板中不同缝深和缝长时的Lamb波信号进行了分析，结果表明：瞬时频率是一个有效的缺陷定征参数；通过FFT带通滤波，在时域对板中主要Lamb波模式S1进行分离，提取了信号包络的质心，发现质心位置与缝缺陷深度有很好的对应效果；Lamb波波形指数变化量与缺陷严重程度之间有较好的线性关系，根据EMO分解的特点，可以推测，波形指数在小缺陷的检测以及客观评价方面会有较好的应用前景；信号的频率中心与缺陷程度之间有较好的对应关系。探索了质点振动位移与Lamb波检测敏感性的关

3、系，结果表明：Lamb波检测的敏感性与质点振动模式对应关系良好，这为检测中敏感模式的选择提供了依据，对目前还存在争议的观点提供了可靠的实验支撑。关键词：导波；无损检测；Lamb波；时频分析本研究得到湖北省自然科学基金(项目编号2004ABA019)，湖北省教育厅(项目编号2004D009)，以及宁波市自然科学基金(项目编号2006A610025)的资助。第Ⅱ页武汉科技大学硕士学位论文AbstractItisverydifficulttotestthinplatesnondestructively

4、byconventionalultrasonicmethods,butLambwavetechniquesarerapidandefficientfornondestructivetestingoflargeplate—sh印edstructure．TheinteractionbetweenLambwavesanddefectswerecomplex，duetoabsenceoftheknowledge，therearestillalotofinconsistentviewpointsandun

5、resolvedproblemsforLambwavetechniques．Inthisresearch,theLambwavesignalsobtainedinthedefect-freeplateanddefectedones，respectively,areanalyzedintime—frequencydomain，onthebasisofanalyzingtheLambmodesandtheLambmodeconversion，characteristicparametersareex

6、tractedtocharacterizeandevaluatethedefects；besides，therelationshipbetweenthevibrationdisplacementandthesensitivityofLambmodeisresearched．Slots州tlldifferentdepthandlengtharemadeinmetalsheetofSTl2．Inthesemetalsheets．Lambwavesareexcitedandsampled．Thedig

7、italLambwavesignalsareanalyzedandtheresultshows：thereisagoodcorrespondingrelationshipbetweenthedefectsize(thedepthorthelengthoftheslots)andthechangeoftheaverageinstantaneousfrequenciesofthesignals；themainLambwavemode，SI，WasisolatedintimedomainbytheFF

8、rband—passfiltering,andthenthecentroidofitsenvelopeWasextracted，goodcorrelationofthecentroidpositionwiththeslotdepthWasobtained；thechangeofLambwave’Sshapefactorarecorrelativelinearly岍mthedefectsize．OnthebasisoftheEMDprocessing，theshapefactorwouldbeof