层状多界面的超声相控阵换能器声场研究

针对层状多界面粘接检测存在的难点,采用相控阵超声检测技术进行研究.建立了矩形换能器的辐射声场模型与声束聚焦偏转的时间延迟计算方法,实现了对声束的聚焦偏转控制.采用7 MHz的超声相控阵换能器仿真研究了多层介质中声场的特性,从仿真结果得出相控阵超声技术可用来检测层状多界面结构的多界面脱粘情况.     

基于分布式光纤传感的隔热层脱粘识别研究

基于分布式光纤传感技术提出了应用高密度应变信息识别胶接结构中的脱粘缺陷,且以隔热泡沫胶接铝合金结构作为研究对象,开展了脱粘缺陷识别方法的研究。该文利用布设在金属悬臂梁结构的光纤传感器网络及考虑光纤和隔热泡沫相对位置、应变水平及隔热泡沫脱粘面积等影响因素,对脱粘缺陷的识别效果进行了研究;利用隔热泡沫胶接铝合金悬臂板弯曲试验对结论进行了验证。研究结果表明,埋设于胶接层的分布式光纤传感器对脱粘缺陷较敏感,脱粘前后所采集的高密度应变信息有明显的差异,且应变差值曲线在脱粘部位边界存在明显的振荡现象。因此,利用埋设于胶接结构胶接层的分布式光纤传感器网络能够有效识别布设路径上的脱粘缺陷。     

蜂窝夹芯结构脱粘的空气耦合超声检测技术研究

针对当前蜂窝夹芯结构超声无损检测效率低及耦合剂污染等问题,该文提出了使用空气耦合超声透射法进行检测并成像。首先利用COMSOL建立了二维蜂窝夹芯结构空气耦合超声检测模型,通过置入不同大小空气层以模拟实际脱粘缺陷。仿真结果表明,与无缺陷相比,脱粘后超声信号幅值变小,且缺陷越大,超声信号幅值越小。其次制定空气耦合超声透射实验方案,使用频率为200 kHz空气耦合超声换能器对不同脱粘面积进行实验研究,实验结果与仿真结果趋势相同,验证了该方法的有效性。最后搭建了空气耦合超声C扫描系统,对不同大小脱粘缺陷进行超声C扫描成像。成像结果表明,该方法最小可显示9 mm的脱粘缺陷轮廓,解决了蜂窝夹芯结构的脱粘无损检测。     

利用激光-电磁超声检测钛钢复合板脱粘

结合面质量直接影响钛钢复合板的整体强度。为有效评估粘接性能,提出了脱粘缺陷的激光-电磁超声非接触式检测方案。基于激光超声激励原理,纵波声场指向性以及电磁超声接收理论,搭建了钛钢复合板脱粘缺陷检测系统。在基材侧或复材侧,使用长度10 mm、宽度0.2 mm的脉冲激光线状光斑辐照于材料表面激励超声波,利用中心频率1 MHz的电磁超声纵波换能器在异侧对心处接收信号。探讨了主声束和换能器相对脱粘缺陷移动过程中信号幅值的变化规律,根据试验数据可知,随着换能器被缺陷遮挡长度的增加,信号幅值逐渐降低。当主声束和换能器被遮挡一半时,信号幅值降为粘接良好状态下的0.5倍。因此,可依据信号幅值的变化特征来判定脱粘缺陷,同时也说明了激光-电磁超声技术适用于钛钢复合板结合面的非接触式检测。     

基于盲数理论的空中目标粗分类

该文首先总结了直升机目标雷达探测和识别的难点,然后分析了直升机目标雷达回波信号频谱调制特征,给出了直升机回波频谱宽度的估算式。以频谱宽度为特征,引入盲数理论,对直升机和固定翼飞机进行初步分类,并给出了仿真试验结果。试验结果证明了该文的理论分析和分类算法。     

多界面脱粘红外无损检测中热激励方法的研究

红外热波检测中热激励方法的选择直接影响缺陷的可检出性和实际检测效果。本文对薄粘接层的界面脱粘检测中的热激励方法进行了分析比较。通过构建多界面脱粘缺陷模型,用有限元分析软件COMSOL对不同热激励下脱粘的红外无损检测做仿真计算,研究热激励方法与检测灵敏度之间的关系,为制定准确的红外检测实验方案提供数值依据。     

火箭发动机缺陷区域检测方法研究

固体火箭发动机的脱粘检测采用超声波聚焦探头反射回波法,但对于旋压壳体发动机,由于发动机表面有旋压纹理,造成脱粘图像产生纹理噪声,因此提出图像滤波的处理方法,有效去除脱粘图像的纹理噪声和提取脱粘区域。本文以旋压壳体固体火箭发动机为研究对象,并采用自适应的图像分割技术对脱粘图像进行二值化分割,运用种子填充算法计算二值化脱粘区域的面积,与实际缺陷面积相当,满足实际的检测需要。并且其检测分辨率达到了Φ3mm。     

基于无人机热成像的建筑饰面层脱粘缺陷识别

建筑外墙饰面层脱粘剥落广泛存在,对居民生命财产安全带来巨大威胁.本文以旋翼无人飞机为工作平台,搭载红外热成像相机对建筑外墙饰面层脱粘缺陷进行成像检测,获得脱粘缺陷热成像温度场分布规律;通过饰面层脱粘缺陷温度场、形状特征分析,提出基于热源聚类的脱粘缺陷红外图像分割方法,构建饰面层脱粘缺陷形状特征向量集,建立基于支持向量机...     

基于锁相法的涂层缺陷检测识别的仿真研究

针对涂层脱粘缺陷不易检测识别的问题,建立了涂层脱粘缺陷的三维非稳态导热模型,对模型受热过程进行了仿真计算。在不同涂层厚度与加载频率下,沿缺陷半径方向均匀取点,提取涂层表面温度变化相位,并对相位变化曲线进行一阶差分。研究结果表明:锁相法对涂层缺陷具有很好的检测效果,涂层较厚时适合低频加载,涂层较薄时适合高频加载,在合适的加载频率下,通过相位一阶差分曲线可有效对缺陷进行定量识别。     

一种新型超声多普勒流量计探头的设计

介绍了一种新型的适于安装在管道上的外夹式超声波多普勒流量计探头.详细介绍了超声多普勒流量计传感器的原理、结构,各主要组成部件的材料、外形、功能及重要参数等,并阐述了探头的发射电路基本结构、原理图及仿真结果.经实践检验,该超声波换能器具有良好而稳定的性能,且有广泛的应用前景.     

“钢-铅”粘接结构非接触激光超声检测方法

为了解决核工业领域防辐射用钢铅粘接结构的非接触、高精度无损检测问题,研究激光超声检测方法。建立了粘接结构模型,分析了激光超声的传播及脱粘导致的声波反射和衰减;实验测量了良好粘接与脱粘处的窄带激光超声信号,观测到脱粘导致的界面反射信号幅度变化;分析得出表征脱粘的激光超声反射系数与声波频率和测量位置的关系;通过激光超声C扫描方法实现模拟脱粘试样的检测与成像。研究表明:激光超声方法可以实现两层钢铅粘接结构脱粘的成像检测,在核工业防辐射结构检测中具有应用前景。     

横观各向同性复合材料激光超声检测的数值模拟

为了分析横观各向同性复合材料的内部材料属性 ,结合激光超声理论,使用仿真软 件Comsol Multiphysics 建立了复合材料在激光热弹下激发出超声波的等效模型,通过设置 完美匹配层、低反射边界等方法消除了边界回波。采用有限元法模拟了横观各向同性材料中 激发超声波的物理过程,对缺陷回波信号进行了时域分析。结果表明:平板厚度的增加会使 超声波逐渐转变为高阶模态,且随着平板厚度的增加,模态的截止频率会逐渐降低,同时在横观 各向同性复合材料中传播的超声波将逐渐失去Lamb波的特征,转而表现出表面波特征,将 Lamb波向表面波转化激发出Rayleigh波。本次模拟为进一步研究复杂介质中超声波的产生 和缺陷定位奠定了基础。     

复合材料板在变温场下的超声导波传播特性及损伤成像方法

基于Lamb波的损伤监测方法已在复合材料结构健康监测中得到了广泛的应用。然而，复合材料结构的服役环境复杂多变，超声导波信号极易被外界因素干扰。本文研究了玻璃纤维层合板在变温场下的超声导波特性及损伤成像修正方法。首先，利用红外热成像仪研究持续加热下超声导波信号幅值和相位的变化规律，并构建因变温引起的幅相误差矩阵。其次，将误差矩阵代入多重信号分类（2D-MUSIC）算法中修正导向矢量，并建立代价函数迭代出准确损伤位置。玻璃纤维复合材料层合板的模拟损伤实验表明该方法有效提高了2D-MUSIC算法在变温场下的损伤定位分辨率和精度。     

基于Lamb波的改进概率法多层结构脱粘成像方法

以不锈钢薄板、三元乙丙橡胶和硅胶层建立的固体火箭发动机(SRM)壳体为对象,研究了由压电陶瓷片(PZT)激励和接收的兰姆(Lamb)波在壳体中的传播问题.首先通过设置多组压电传感器检测路径,对不同脱粘尺寸下椭圆定位法和结合椭圆法的基于概率成像(PDI)法(即改进PDI法)定位结果进行对比;其次对不同位置,不同概率取值下...     

基于Michelson干涉仪的光纤AE传感器的研究

文章介绍了光纤传感器的应用和S状光纤声发射(Acoustic Emission,AE)传感器的结构,给出了此类光纤AE传感器与超声波之间的相互作用,以及基于光纤Michelson干涉仪的此类光纤AE传感器灵敏度的理论分析,最后得到的灵敏度理论分析结论与MATLAB模拟结果相一致.     

一种探测激光超声的光纤传感器设计与应用

设计了一种基于单模光纤双折射效应的光纤超声波传感器;在分析光纤双折射效应原理的基础上提出了螺旋型和平行型绕制传感器的方法。利用该传感器对不同厚度金属材料中的超声波进行了测量。实验结果表明,该传感器具有较宽的频响(大于10MHz)和较高的响应灵敏度。实验还发现,螺旋型探头对点源激发的超声脉冲的测量结果十分理想;而平行结构的探头更适合于线源激发的超声脉冲的测量。     

基于十字形的改进新型频率选择表面

通过对传统的十字单元进行改进,设计了两种新型单元的频率选择表面( FSS)。利用谱域分析法,从理论上分析了传统十字单元和新型单元FSS,研究了TE 波入射时角度变化和大角度入射下极化方式变化对中心频率的影响。仿真结果表明：在TE 波从 0°～60°以不同角度入射时,传统十字单元的中心频率漂移为420 MHz,两种新型单元中心频率的漂移量分别为180MHz 和210MHz, 减少了1/2 以上;在45°不同极化方式的波入射时,传统十字单元中心频率的漂移量为990MHz,两种新型单元的漂移量为150MHz 和120MHz,减少了2/3 以上。与传统十字单元相比,两种新型FSS 单元均能实现TE 波入射时的角度稳定性和大角度入射时的良好的极化稳定性,为FSS 在天线雷达领域中的应用提供了基础。     

列车门覆板-铝蜂窝脱粘缺陷的红外热像检测

为了检测列车门脱粘缺陷,采用红外热像获得覆板表面温度分布和变化规律。在物体表面温度-红外热波-红外热像理论的基础上分析了影响列车门脱粘缺陷红外热像质量的因素。实施了室内非稳态非接触穿透式加热方式列车门脱粘缺陷红外热像检测。实验中拍摄了180 s时长的试件热像,设置了脱粘区与无缺陷区内的平均温度之比作为特征值;获得了该特征值随时间变化的曲线。该特征值可用于列车门覆板-铝蜂窝脱粘缺陷红外热像检测,作为确定最佳检测时段和最佳检测温度的依据。