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焊接薄板中超声导波线弧类阵列多帧变秩成像检测研究

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焊接薄板中超声导波线弧类阵列多帧变秩成像检测研究

作者：李永涛北方民族大学

学位级别：硕士

超声导波合成孔径多帧变秩阵列可较好用于焊接薄板成像检测,多个帧序图像可从不同视角方位充分显示声场成像检测区域内缺陷散射信息。论文针对焊接薄板(焊接结构)中缺陷超声导波多帧变秩成像检测问题,对适用于多帧变秩成像的超声水平剪... 详细信息

超声导波合成孔径多帧变秩阵列可较好用于焊接薄板成像检测,多个帧序图像可从不同视角方位充分显示声场成像检测区域内缺陷散射信息。论文针对焊接薄板(焊接结构)中缺陷超声导波多帧变秩成像检测问题,对适用于多帧变秩成像的超声水平剪切(Shear Horizontal,SH)导波换能器设计理论与研制进行了探讨,对包括直线阵列、弧形阵列等在内的典型线弧类阵列的超声导波多帧变秩成像检测及其实现展开了研究。为了对焊接结构进行超声导波多帧变秩成像检测研究与应用,需要更能适应于变秩成像检测的导波换能器作为阵列阵元。提出运用导波半波长理论和多重散射理论对超声SH导波的激发和换能器前楔结构进行了声学分析,推导出了换能器声学匹配层介质颗粒密度与衰减的关系,用以确定匹配层的组分。实验验证了对换能器平面型前楔结构和非平面型前楔结构的多重散射回波理论分析的有效性。提出将超声导波阵列多帧变秩成像用于焊接结构检测,针对直线阵列研究了焊缝散射条件下超声导波多帧变秩成像机理,分析讨论了波幅矩阵(渡时矩阵)与秩的关系,将散射回波矩阵用于描述焊缝散射,揭示了超声导波多帧变秩成像时导波信号存在“多峰”的固有特性。成像实验验证了焊接结构直线阵列多帧变秩成像机理的可行性。研究了直线阵列多帧成像中,不同帧序图像表征焊接结构板中缺陷散射体的声学特点和规律。对焊接结构板中超声导波直线阵列多帧变秩图像的灰度值、背景灰度、信噪比进行了分析,讨论了多帧变秩图像所表征散射体的声学特点随接收矩阵秩的变化规律,重点探索了接收矩阵为单秩、变秩、满秩时图像声学曲线的变化特点。研究了将超声导波弧形阵列用于焊接结构进行多帧变秩成像检测,旨在突出弧形阵列自然聚集特性,弧形阵列多帧变秩图像中缺陷信噪比得到了不同程度提高。成像实验验证了焊接结构弧形阵列多帧变秩成像的可行性。论文研究工作对焊接结构超声导波成像检测具有一定理论价值和重要应用前景。

关键词：焊接结构超声导波多帧变秩线弧类阵列成像检测

接收孔径对超声导波合成孔径阵列成像检测的影响分析

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机械工程学报 2018年第12期54卷 133-140页

作者：朱新杰邓明晰都东韩赞东陆军勤务学院岩土力学与地质环境保护重庆市重点实验室北方民族大学材料科学与工程学院清华大学机械工程系

为探讨接收孔径对超声导波合成孔径阵列成像检测的影响机制,提出将接收矩阵作为分析工具对超声导波合成孔径阵列成像原理展开研究。针对板中超声水平剪切(Shear horizontal,SH)导波直线合成孔径阵列,运用波幅接收矩阵和渡越时间接收矩... 详细信息

为探讨接收孔径对超声导波合成孔径阵列成像检测的影响机制,提出将接收矩阵作为分析工具对超声导波合成孔径阵列成像原理展开研究。针对板中超声水平剪切(Shear horizontal,SH)导波直线合成孔径阵列,运用波幅接收矩阵和渡越时间接收矩阵对接收孔径进行讨论,分析直线阵列信号所特有的圆锥曲线特征和合成孔径成像算法,重点就满秩接收孔径、半(满)秩接收孔径和单(位)秩接收孔径对超声导波合成孔径阵列成像检测的影响机理进行研究。研究结果显示,波幅接收矩阵和渡越时间接收矩阵具有相同的秩,与接收阵元数成正比关系,秩的大小决定阵列成像的信噪比,阵列图像信噪比随秩单调递增;半秩接收孔径图像与满秩接收孔径图像信噪比较为接近,单秩接收孔径图像的信噪最小,图像背景噪声最为强烈。成像试验验证了理论分析的合理性,表明接收矩阵是研究超声导波合成孔径阵列成像的有力工具,接收矩阵的秩是接收孔径对阵列成像检测的结决定性影响因素,论文研究工作可为深入开展超声导波非规则阵列成像检测研究与应用提供基础。

关键词：接收矩阵超声导波合成孔径阵列成像检测

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同步带类运动控制器几何误差的成像检测方法

武汉大学学报（信息科学版） 2019年第5期44卷 723-730页

作者：李佳田牛一如贺日兴贾成林李键吴华静昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 公安部信息中心北京100741

用于变形监测任务的激光雷达扫描仪需要采用运动控制器来变换探头位置以发射/接收光束,通常运动控制器由步进电机与同步带构成。提出了一种基于外方位元素标定的同步带类运动控制器误差模型建立方法,具体步骤为:①恢复运动轴上不同位置... 详细信息

用于变形监测任务的激光雷达扫描仪需要采用运动控制器来变换探头位置以发射/接收光束,通常运动控制器由步进电机与同步带构成。提出了一种基于外方位元素标定的同步带类运动控制器误差模型建立方法,具体步骤为:①恢复运动轴上不同位置处已知控制点坐标与像平面坐标之间的单应关系,得到摄影机的内、外方位元素;②对不同位置处外方位元素中的平移向量进行线性运算后,求解相应的位置关系;③将输入脉冲数对应的距离作为真值,与所求位置关系作差得到多组误差数据,利用拟合对误差建立多项式模型。实验结果表明,利用该方法检测误差所需设备少且操作简单,所建误差模型精度达到亚毫米级,并能有效地对位置控制予以补偿;同步带类运动控制器的主要误差来源于同步带,以其作为基础的相关测绘仪器可分部件进行验校,以节省使用成本。

关键词：运动控制器同步带几何误差外方位元素成像检测

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基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像检测

清华大学学报（自然科学版） 2011年第5期51卷 687-692页

作者：朱新杰韩赞东都东陈以方原可义清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室北京100084

超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波成像检测旨在解决平板检测中检测距离增加时分辨力降低的问题。该文运用合成孔径聚焦原理,构建了16通道超声SH导波成像检测实验系统,通过分析阵列信号时频域特征揭示了声波与缺陷间相互作用的规律... 详细信息

超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波成像检测旨在解决平板检测中检测距离增加时分辨力降低的问题。该文运用合成孔径聚焦原理,构建了16通道超声SH导波成像检测实验系统,通过分析阵列信号时频域特征揭示了声波与缺陷间相互作用的规律,对SH导波合成孔径聚焦成像算法进行了讨论,阐明了导波阵列信号时空域信息合成在聚焦成像中的应用。研究结果表明:合成孔径聚焦可用于超声SH导波成像检测,所成图像能够表征钢板中检测距离2 m以上、尺寸当量大于5 mm的缺陷信息,为深入开展工业在役大尺度结构板材的缺陷成像检测和结构健康监测提供了基础。

关键词：合成孔径聚焦超声水平剪切导波成像检测

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基于弧形阵列的板中超声导波成像检测

清华大学学报（自然科学版） 2012年第11期52卷 1601-1606页

作者：朱新杰韩赞东都东陈以方王维斌冯展军清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室北京100084 中国石油管道科技研究中心廊坊065000

弧形阵列对其所在圆弧中心的重点区域进行超声导波成像检测,具有比直线阵列成像更高的横向分辨率。该文介绍了板中超声导波弧形阵列成像检测实验系统构成,详细分析了弧形阵列聚焦图像的椭圆簇轨迹特征,结合合成孔径聚焦讨论了其成像原... 详细信息

弧形阵列对其所在圆弧中心的重点区域进行超声导波成像检测,具有比直线阵列成像更高的横向分辨率。该文介绍了板中超声导波弧形阵列成像检测实验系统构成,详细分析了弧形阵列聚焦图像的椭圆簇轨迹特征,结合合成孔径聚焦讨论了其成像原理。该椭圆簇轨迹特征可用以分析、解释、改进图像的横向分辨率。成像实验表明:基于椭圆簇轨迹特征的合成孔径聚焦原理可用于弧形阵列成像检测,适当减小成像采样步距可使图像灰度更加平滑,成像采样距离为导波波长的1/3时成像效果最好;在圆心角小于散射点的声波散射开角时,增大阵元间距和弧形阵列圆心角可显著提高图像横向分辨率。该研究有助于将弧形阵列超声导波成像技术应用于大尺度板结构无损检测。

关键词：弧形阵列合成孔径聚焦超声导波成像检测

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TLB型复杂焊接结构超声SH导波成像检测

焊接学报 2012年第9期33卷 29-32,48页

作者：朱新杰韩赞东都东陈以方清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084

通过光弹试验分析超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波具有优异传播性能,构建了超声导波成像检测系统,基于合成孔径聚焦对超声SH导波用于TLB型式复杂焊接结构成像检测进行了重点研究.结果表明,基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像用于... 详细信息

通过光弹试验分析超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波具有优异传播性能,构建了超声导波成像检测系统,基于合成孔径聚焦对超声SH导波用于TLB型式复杂焊接结构成像检测进行了重点研究.结果表明,基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像用于TLB型式复杂焊接结构构件检测是可行的,检测图像能够表征板材中区域特征,对焊缝有较好的定位功能,但在焊缝之后会形成长约100 mm的固有散射盲区.文中为进一步提高TLB型式复杂焊接结构超声导波成像检测应用水平提供了基础.

关键词：超声SH导波复杂焊接结构成像检测

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在役风机主轴超声合成孔径成像检测工艺

低碳世界 2022年第7期12卷 169-171页

作者：郭会军张国辉窦才杨周斌李荣辽宁大唐国际新能源有限公司辽宁沈阳110000 武汉中科创新技术股份有限公司湖北武汉430000 北京博比风电科技有限公司北京100176

本文基于超声合成孔径聚焦成像技术,提出了一种针对在役风机主轴的检测工艺流程。通过对主轴外端面进行网格式的数据采集,软件的数据处理、图像重建、数据分析等流程即可实现不拆卸主轴下的成像检测。同时通过实验验证,表明超声合成孔... 详细信息

本文基于超声合成孔径聚焦成像技术,提出了一种针对在役风机主轴的检测工艺流程。通过对主轴外端面进行网格式的数据采集,软件的数据处理、图像重建、数据分析等流程即可实现不拆卸主轴下的成像检测。同时通过实验验证,表明超声合成孔径聚焦成像检测方法具有良好检出率和直观检测效果,这有利于在役风机主轴质量健康状态的评估,保证风机的长期稳定运行。

关键词：合成孔径风机主轴成像检测

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端子热成像检测系统工艺研发方案

内江科技 2022年第12期43卷 132-133,131页

作者：毛俊郑欣宇李怡萱大连科技学院交通运输学院

随着我国基础产业的迅速发展,变电、用电负荷逐年增加,配电柜的安全稳定运行以及可靠性变得十分重要。为确保配电柜安全稳定的运行,杜绝运行中触头及母排过热所导致的短路、接地所造成的重大电力设备事故,我们将对配电柜接线端子热成像... 详细信息

随着我国基础产业的迅速发展,变电、用电负荷逐年增加,配电柜的安全稳定运行以及可靠性变得十分重要。为确保配电柜安全稳定的运行,杜绝运行中触头及母排过热所导致的短路、接地所造成的重大电力设备事故,我们将对配电柜接线端子热成像检测系统进行研究探索。

关键词：配电柜接线端子电力设备母排成像检测用电负荷基础产业短路

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基于探地雷达对变电站接地网的成像检测技术

电瓷避雷器 2018年第3期 54-59页

作者：陈文涛周利兵李山张缘王建徐路强国网新疆电力公司电力科学研究院乌鲁木齐830000

随着变电站接地网运行时限延长,暴露出来许多安全隐患,甚至出现主设备失地运行的情况,接地网是属于隐蔽性工程,目前传统的检测方法难以快速、准确、直观地发现接地网所存在的隐蔽性缺陷。因此,介绍一种利用探地雷达对接地网的成像检测... 详细信息

随着变电站接地网运行时限延长,暴露出来许多安全隐患,甚至出现主设备失地运行的情况,接地网是属于隐蔽性工程,目前传统的检测方法难以快速、准确、直观地发现接地网所存在的隐蔽性缺陷。因此,介绍一种利用探地雷达对接地网的成像检测技术方法,在不停电、不开挖的情况下,通过雷达反射回波形来实现对接地扁铁的准确定位以及宏观上把握接地扁铁的腐蚀情况,尤其对于接地网设计图纸缺失的情况,应用探地雷达能够有效地开展工作,为接地网的状态评估及后期改造提供有利的技术支撑。该项检测技术应用到新疆某110 k V和35 k V变电站接地网的检测中,取得良好效果。

关键词：探地雷达接地网成像检测