高質(zhì)量超聲TOFD成像關鍵技術的研究.pdf

1、焊接是制造業(yè)的基礎工藝和關鍵技術，對現(xiàn)代工業(yè)和國民經(jīng)濟產(chǎn)生巨大影響。而超聲衍射時差(Time of Flight Diffraction，TOFD)成像有著突出的技術優(yōu)勢，是焊縫質(zhì)量評價的主要手段，但其成像質(zhì)量還有待進一步提高。為此，本文結合國家自然科學基金項目“基于旋轉聲場的高性能自動化在線超聲無損檢測理論與實踐研究”(NO.51175465)，提出開展高質(zhì)量超聲TOFD成像關鍵技術的研究。在明確超聲TOFD成像機理的基礎上，采用基于

2、正交匹配追蹤的超聲信號稀疏技術精確測量波達時間，通過合成孔徑聚焦成像與信號稀疏技術相結合，提高成像的空間分辨率，并進行拉直和線性化處理，友好表征成像結果，實現(xiàn)高質(zhì)量超聲TOFD成像的目的。具體的研究工作包括:
　　第一章，論述焊接技術對現(xiàn)代工業(yè)的影響以及開展超聲TOFD成像技術研究的意義，系統(tǒng)總結該技術的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，明確影響成像質(zhì)量的關鍵因素，為本文的研究指明了方向。
　　第二章，介紹超聲TOFD成像機理和缺陷定量

3、計算方法，分析實際超聲探頭所激發(fā)信號的空間頻率分布特性及其對成像質(zhì)量的影響，并開發(fā)了一套超聲TOFD成像實驗系統(tǒng)，為本文的研究奠定必要的理論和實驗基礎。
　　第三章，針對傳統(tǒng)超聲波達時間測量方法的缺點，在應用裂譜分析算法對實測信號消噪處理以及建立基于Gabor函數(shù)的特征信號庫的基礎上，利用正交匹配追蹤算法將實測信號與特征信號庫中的原子進行優(yōu)化匹配，實現(xiàn)檢測信號的稀疏，達到了精確測量波達時間的目的。同時，發(fā)展了一種改進型正交匹配追蹤

4、算法實現(xiàn)重疊信號的分離，減小了檢測的盲區(qū)。
　　第四章，由于實際聲束的擴散性，使得點狀缺陷的超聲TOFD成像結果呈拋物線形，降低成像的橫向分辨率。為此，將合成孔徑聚焦技術融合到超聲TOFD成像中，在提高成像橫向分辨率的基礎上，利用信號稀疏技術改善成像縱向分辨率，從而提高超聲TOFD成像的空間分辨率。
　　第五章，由于直通波達時間誤差的影響以及圖像縱向方向與焊縫厚度之間呈非線性關系，導致傳統(tǒng)超聲TOFD成像難以直觀友好地表征焊