基于小波变换及神经网络技术钢时效组织的超声无损评价

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要材料的超声无损评价是在不损害材料使用性能的前提下，用来评价被检测对象完整性的一门学科。它是利用超声换能器的振动产生的超声波与弹性介质相互作用，从而携带了有关材料组织性能的信息，这种信息随同超声回波信号被接收到。近年来，随着计算机技术、数字信息技术的发展，数字信号分析处理技术在超声无损评价中得到了广泛的应用，这就使我们可以充分有效地利用现有检测方法，更加有效地挖掘出检测信号中蕴含的丰富信息，找到以前尚未发现或未被利用的信息，以较低的成本换得最大的收益。它和随后进行的对信号特征参量的自动识别技术一起，使传

2、统超声无损评价方法的定量能力和可靠性大大提高，已逐步被超声无损检测工作者所接受。材料的组织与材料性能密切相关，对于材料组织的检测与表征是材料学科的重要分支，也是超声无损评价研究的热点。组织状态的不同，使基体力学性能的连续性产生变化，这将导致超声波在材料中传播速度、衰减系数等参量的改变，鉴于超声回波信号中含有大量与材料组织状态相关的信息，这些改变必将带来信号中与组织状态相关的信息参量发生变化。基于上述思想，本研究利用小波变换信号分析技术，从超声回波信号中准确有效地提取这些与组织状态相关的信息参量，并给予正确的解释。利用BP神经网络

3、，通过这些参量对不同组织状态进行分类，最终实现材料组织状态超声无损评价。实验中被测样品的材质为20钢，采用超声波回波检测技术，使用水浸线聚焦探头。以小波变换理论为基础，提取实验样品超声回波信号的小波变换系数。从小波变换系数中优化能够表征不同组织状态的特征参量。建立BP神经网络，借助于神经网络，利用特征参量对不同组织状态进行分类识别。为了验证本研究所采用的超声无损评价方法的普适性，研究样品还选用了Cr5}^o_——分别含四种高温时效组织状态；30Mn2SiV结构钢——分别含三种轧制组织状态，对三种材料的识别率都达到了80％以上。关

4、键词：超声无损评价；数字信号处理；小波变换；BP神经网络；组织形态大连理工大学硕士学位论文UltrasonicnondestructiveevaluatingofsteelagingmicrostructurebasedonwaveletandneuralnetworksAbstractMaterialnondestructiveevaluation(NDE)isasubjectevaluatingintegrityofobjectswithoutdamagingthepropertiesofmaterials．Byintera

5、ctionbetweenultrasonicwavesandelasticmedium，itcarriesmuchinformationofmaterial，whichisreceivedintheformofultrasonicechosignals．Recently．thedigitalsignalanalysisandprocessingisappliedinNDEextensively、)l，itllthedevelopmentofcompmerandinformationtechnology．sOtheexisting

6、testmethodscanbeusedeffeetivelyandsn伍cientlytofindtherichandundiscoveredinformationinsignalsandgainthegreatestbenefitwiththeleastcost．Withtheunusedinformationandtheautomaticrecognitionforsignalcharacterparameters，theabilityofquantifyandreliabilityoftraditionaiulgason

7、icnondestructiveevaluationareadvanced，themethodhasbeenacceptedbyworkersinthefiledofullrasonicnondestrucfivetesting．SincethereisacloserelationshiPbetweenmicrostructureandpropertiesofmaterial，thetestingandcharacterizationofmaterialmicrostruetureistheimportantbranchofma

8、terialscience。aswelIasthemajorpartofultrasonicnondestructiveevaluation．Differentmierostmeturehasdifferentmechanicalproperties，which