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基于2D-FFT的超声导波模态识别系统设计
| 论文题名： | 基于2D-FFT的超声导波模态识别系统设计 |
| 关键词： | 超声导波;模态识别系统;2D-FFT方法;时空频率估计;无缝钢轨探伤 |
| 摘要： | 超声导波具有传输距离远的特点，可以实现被测物的大范围检测，特别适合各种管线探伤、钢轨探伤等检测任务。超声导波具有频散和多模态现象，且多模态的识别是各类检测任务的基础，需要采用阵列式换能器提取模态特征信号。本论文针对超声导波的模态分析与相速度测量，研制了超声导波模态识别系统。 在综合对比现有基于时域和频域的导波模态识别方法后，本文采用基于2D-FFT的时空频率估计方法进行导波模态识别。具有时间-空间信息的数据矩阵经过2D-FFT的处理，可以得到导波频率与波数的对应关系，在特定频率下，提取存在的不同波数值，根据波数-相速度公式可以计算出不同模态对应的相速度值，与理论值对比可识别此频率下的不同模态。 本文研究了基于2D-FFT方法识别导波模态的算法，提出了模态识别系统的总体方案、线性阵列探头的选用参数;针对阵列探头的信号采集，重点介绍了基于FPGA和ARM的系统设计;通过硬件与软件的设计优化，实现了32通道数据的同步高速采集，并可将数据传至上位机进行显示、保存;论文最后开展了模态识别系统的实验验证，以半解析有限元方法的相速度为理论值进行结果对比，证明了该系统可以很好地实现铁板、铝板中的导波模态识别。 本文完成了基于2D-FFT的超声导波模态识别系统的设计、制作、调试的全部工作，并通过实验证明了系统有着良好的导波模态识别能力，为无缝钢轨探伤、纵向应力检测等领域奠定了良好的基础。 |
| 作者： | 高安迪 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 朱力强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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