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车轮缺陷相控阵超声全聚焦成像技术研究
| 论文题名： | 车轮缺陷相控阵超声全聚焦成像技术研究 |
| 关键词： | 高速列车;车轮结构;相控阵超声检测技术;全聚焦算法 |
| 摘要： | 随着我国高铁的飞速发展，列车安全运行越来越受到人们的关注。列车关键部件之一车轮的检测及维护标准越来越高。研究更先进的相控阵超声检测技术，提高缺陷检测精度和灵敏度以及定位定量分析成为车轮检测趋势。 为了优化车轮超声检测技术，本文在查阅大量相控阵超声资料和全聚焦方法(TotalFocusing Method)文献的基础上，将全聚焦算法应用到车轮缺陷定位、定量检测。具体工作如下: 通过声场理论研究，分析了超声换能器声场辐射理论，建立了超声换能器数学模型，仿真了矩形平面声源的声场分布，为相控超声成像提供理论基础。 基于全矩阵采集(Full Matrix Capture)模型以及全聚焦理论，仿真和实验实现了单一介质全聚焦成像。进一步分析了阵元指向函数在近场和深度上对缺陷图像质量的提升。本文还将全聚焦理论应用到二维阵列探头数据的处理，建立了基于二维阵列探头的全聚焦算法，同时对比分析了仿真和实验的结果。 分析了超声波在双层介质中的传播特性，结合Snell定律和超声沿最短时间路径传播原理，通过Ferrari方法建立了界面条件下超声波束入射点位置计算模型，实现了双层介质全聚焦算法，并通过实验对计算模型进行验证。 最后通过双层介质全聚焦成像算法实现车轮缺陷检测，确定了幅值叠加最大点定位为缺陷中心的方法，并通过改进传统的-6dB定量法对缺陷进行定量分析。与扇形扫查对比，双层介质全聚焦算法定位和定量的精度都有很大提高。 |
| 作者： | 周祥 |
| 专业： | 光学工程 |
| 导师： | 王泽勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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