铸件裂纹缺陷音频检测方法与装置研究

论文摘要

近年来,随着冶金、航空、造船、建筑等工业的发展,对一些受力复杂、工作条件苛刻的构件和零件提出了越来越高的要求。为保证产品质量、降低生产成本和确保工程安全,对落砂铸件进行缺陷在线检测具有非常重要的实际意义。本文基于音频检测原理构建了可实现铸件缺陷快速检测的音频检测系统。介绍了音频检测铸件缺陷的原理,对铸件缺陷与音频能量衰减和音频共振频率的关系进行了详细评述,在音频信号中提取共振频率与内耗作为铸件缺陷识别的主要参数。该系统具有测试装置简单、测试速度快和准确度高等特点。音频检测系统主要由脉冲激励装置、音频传感器、信号调理电路、数据采集卡和微型计算机等部分组成。采用具有固定势能的硬质小钢球向被测铸件提供脉冲激励,选用驻极体传声器作为音频传感器,利用计算机声卡作为音频信号的采集硬件。通过MATLAB提供的数据采集工具箱(Data Acquisition Tool)进行信号采集,并将音频信号数据存储到计算机中,利用信号处理工具箱对采集到的音频信号进行包括消除信号趋势项、平滑处理、数字滤波等处理,最终提取音频信号的特征参数,实现对铸件缺陷的快速识别。初步实验结果证明,本文设计的音频检测系统可用于铸件缺陷无损检测,具有方法简单、硬件成本低、识别准确等优点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.1.1 课题的来源
• 1.1.2 课题研究的目的及意义
• 1.2 常规无损检测研究现状
• 1.2.1 渗透检测
• 1.2.2 磁粉检测
• 1.2.3 涡流检测
• 1.2.4 射线检测
• 1.2.5 超声波检测
• 1.2.6 声发射检测
• 1.2.7 红外检测
• 1.3 国内外音频无损检测技术发展概况
• 1.3.1 国外音频无损检测发展状况
• 1.3.2 国内音频无损检测发展状况
• 1.4 音频检测的发展趋势
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第2章 铸件裂纹音频检测系统构建
• 2.1 音频检测原理
• 2.1.1 音频共振测量原理
• 2.1.2 音频能量衰减检测原理
• 2.2 音频检测系统构成
• 2.3 激振方法选择
• 2.3.1 振动台
• 2.3.2 激振器
• 2.3.3 力锤
• 2.3.4 激振方法的确定
• 2.4 铸件支撑结构确定
• 2.5 音频传感器的选择
• 2.5.1 电容式传声器
• 2.5.2 动圈式传声器
• 2.5.3 压电式传声器
• 2.5.4 驻极体电容传声器
• 2.6 音频信号数据采集卡
• 2.6.1 数据采集卡技术指标
• 2.6.2 数据采集卡的选择
• 2.7 信号调理电路
• 2.7.1 放大电路
• 2.7.2 阻抗匹配
• 2.8 本章小结
• 第3章 音频信号采集与处理方法
• 3.1 声音信号的采集
• 3.1.1 信号采集程序实现原理
• 3.1.2 信号采集程序的编写
• 3.2 声音信号分析
• 3.2.1 时域统计分析
• 3.2.2 相关分析及相关函数
• 3.2.3 频域分析
• 3.3 声音信号的处理
• 3.3.1 消除信号的趋势项
• 3.3.2 信号数据的平滑处理
• 3.3.3 数字滤波
• 3.4 音频信号特征参数提取
• 3.4.1 共振频率提取方法
• 3.4.2 时域信号特征参数提取
• 3.5 本章小结
• 第4章 铸件缺陷音频识别试验
• 4.1 切口试样测试与分析
• 4.2 铸造缺陷试样测试与分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢