对接焊缝的超声相控阵检测及三维成像分析开题

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1、对接焊缝的超声相控阵检测及三维成像分析硕士论文开题答辩姓名：专业：测试计量技术及仪器指导老师：教授2014年12月一、选题依据及意义现代超声相控阵检测及成像的要求1、通过对相控阵探头参数的研究，优化声场特性，提升检测分辨率。2、通过一维阵列探头的扫查获取二维图谱来实现三维重建，实现对缺陷的全新评价方式。高分辨率，低信噪比的超声相控阵仪器及探头和全新的成像方式是当今相控阵研究的主要方向，其研发的关键是探头声场特性和三维成像。先进的探头和成像是保证较高检测分辨率和缺陷评价的关键。对接焊缝相控阵检测意义对接焊缝结构是最常见的工程结构，应用广泛。由于焊接

2、操作不当或焊接后的应力集中等特点使其制造和服役过程中存在特有的五种典型损伤模式，即裂纹、气孔、夹渣、未熔合和未焊透。一旦由于缺陷引起材料失效，往往会引发重大的安全事故，造成重大人员伤亡和财产损失。为了有效地保证结构承载能力的可靠性，对焊缝的无损检测非常重要。超声相控阵是按照一定规则和时序激发的一组探头晶片，通过调整激发晶片的序列、数量、时间来控制波束的形状、轴线偏转角度及位置等参数的超声波电子扫查方式。实现了复杂结构和盲区位置缺陷的检测。虽然超声相控阵技术有着强大的成像能力，但依旧存在着空间显像不足的局限。随着检测要求和标准的提高，人们不再满足于

3、获得二维断层图像。获得三维图像，尤其是实时三维成像，是医学和工业超声检测的新要求。二、国内外研究现状近年来国外的相控阵检测技术发展迅速，美国Stanford大学的Pierre研究小组为了实时三维成像致力于二维阵列换能器（CMUT,capacitivemicromachinedultrasonictransducer）的研究，已经实现了基于CMUT的128*128阵元的金字塔扫查体积成像。英国Strathclyde大学超声工程中心和NDTsoft公司合作进行超声检测数据的三维可视化研究，在CAD模型中进行检测图像的重建、显示和分析。国外一些公司也已

4、经开发出相应的仪器软件，比如以色列的SonotronNDT公司的ISONIC系列具有真实的几何结构成像技术，可检测复杂的几何构件，加拿大HARFANG公司的X-32超声相控阵成像检测系统操作简单，拥有扫描的3D轨迹。国内施克仁，李衍等人已经对工业相控阵的三维成像进行了比较深入的研究，通过不同的阵列探头、扫查方式以及算法等实现了图像的三维重构。三、研究的主要内容1、声场特性。超声探头的声场分布直接影响着检测结果，了解声场结构及分布对于无损检测的顺利进行、提高检测的效果起着至关重要的作用。挪威Oslo大学信息学系的Ultrasim、丹麦工学院的Fie

5、ldⅡ。以及FCOUS，K-Wave等Matlab工具箱都是很好的仿真平台。2、三维成像方法。结合已经相对比较成熟的医学超声三维成像检测技术，对比医学超声成像与工业超声检测成像技术的异同。研究工业超声相控阵三维成像的扫查，定位，采集，成像，后处理，三维重构技术。（a）线性扫查（b）扇形扫查（c）旋转扫查（a）声学定位（b）机械定位（c）电磁定位内含缺陷的钢制对接焊缝试件采集到的不同截面缺陷图谱3、三维成像系统。基于确定的扫查及定位方法，利用多浦乐公司研制开发Phscan系列超声相控阵仪平台，通过TCP/UDP协议网络编程实现PC端对检测A扫数据的

6、采集。利用Python编写的批处理成像程序对采集的A扫数据进行B扫成像,最终在Mimics平台三维成像。携带相控阵探头和编码器的扫查装置Phascan超声相控阵检测平台驱动器+控制板计算机辅助控制成像终端4、对板与对接焊缝的检测项目的创新之处1、实现一种基于一维线阵列超声相控阵探头的三维成像方法研究2、搭建一实现超声相控阵三维成像的平台。3、对人工缺陷试块及对接焊缝常见缺陷进行三维成像分析。(1)文献检索，开题报告2014.11-2014.12(2)研究相控阵声场特性并进行仿真2015.1-2015.2(3)研究缺陷的三维成像实现方法2015.3

7、-2015.4(4)搭建超声相控阵三维成像检测平台2015.4-2015.5(5)制作合适频率、阵元参数的探头与锲块。2015.5-2015.6(6)对人工缺陷及钢制对接焊缝就行缺陷三维成像试验2015.7-2015.11(7)分析实验结果，做出结论2015.12(8)撰写论文、准备答辩2016.1-2016.4研究计划进度欢迎各位老师指正谢谢！