三维超声相控阵探伤中关键技术问题的研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TP399密级：公开UDC：004.94学号：151480三维超声相控阵探伤中关键技术问题的研究研究生姓名：洪婉坪导师姓名：鲍旭东申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称计算机科学与技术论文答辩日期2018年6月6日二级学科名称图像处理与科学可视化学位授予日期20年月日答辩委员会主席阮健评阅人罗立民院盲2018年6月12日硕士学位论文三维超声相控阵探伤中关键技术问题的研究专业名称：计算机科学与技术研究生姓名：洪婉坪导师姓名：鲍旭东RESEARCHONKEYTECHNICALPROBLEMSIN3-DIMENSIONALULTRASONI

2、CPHASEDARRAYISPECTIONAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterEngineeringBYHongWanpingSupervisedbyProf.BaoXudongSchoolofComputerScience&EngineeringSoutheastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

3、的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部

4、分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要在现代工业生产过程中，由于工艺设计，人工操作等因素，工业零件通常会存在裂纹，气孔，夹渣，焊缝等缺陷。各类缺陷破坏了工件内部组织结构，大幅度降低材料各方面性能。超声相控阵缺陷成像检测技术已成为重要的无损检测方式。传统的超声相控阵通过改变发射阵元的激励延迟时间，可以完成线性扫查、扇形扫查、动态聚焦三种常见的扫描方式，并以回波信号和切面图像显示缺陷扫描结果。通常由专业人员根据扫描成像结果，对缺陷进行相关测评。在二维成像过程中，由于扫描角度和聚焦深度的不同，超声波存在不同程度的发

5、散和扫描噪声，造成缺陷扫描结果不同，导致图像产生伪影和散斑。在传统的超声相控阵二维成像中，缺陷以切面图像方式呈现，不够直观，无法直接反映缺陷在工件中的位置和体积形状。基于上述问题，为了完整、准确地表现缺陷体积、形状和位置，本文在考虑实际工业应用的情况下，将三维可视化技术与超声相控阵成像技术相结合，展开对超声相控阵三维成像中所需的关键技术问题的研究。根据超声相控阵发射声束的偏转和聚焦特性，对回波信号进行分析处理，采用双线性插值算法获得缺陷扫描切面图像。通过对比实验分析，得出不同扫描角度和聚焦深度对图像散斑、缺陷伪影和缺陷形状存在影响的结论，并据此研究出了多角度波与动态聚焦技术相

6、结合的算法，提高三维体数据的分辨率。根据超声相控阵探伤特性，通过对比表面绘制与体绘制技术，选用移动立方体算法对三维体数据进行重构。并针对体数据特征，选用MeanShift聚类算法对信号进行分类，获得缺陷检测结果。通过对二维切面图像与三维缺陷图像的分析，总结缺陷成像的图谱特征，并对比原始回波信号及被测工件本身，实验结果表明所得的三维图像直观、清晰，对缺陷的检测准确。本文研究的算法和结果可为三维超声相控阵探伤中关键技术的发展提供参考。关键词：超声相控阵，三维成像，缺陷检测IAbstractAbstractInthemodernindustrialproductionprocess

7、,duetoprocessdesign,manualoperationandotherfactors,cracks,pores,slaginclusionsandotherdefectsareoftenpresentinsidetheworkpiece.Becauseofdestroyingtheinternalstructure,performanceofvariousaspectsoftheworkpiecearereducedgreatly.Ultrasonicphasedarrayimaging