论文摘要
本文结合超声无损检测的工程现状,分析了一种改进型超声无损检测方法—透射时差法(Time of Flight Transmission,简称TOFT)。在TOFT无损检测方法理论分析的基础上,设计实验系统对石油钻铤管材(材质为4145H钢)和尼龙进行实验,结果证明本方法基本可行性并具有一定工程价值。(1)对传统TOFD衍射时差法超声无损检测方法改进,分析了一种TOFT透射时差法超声无损检测方法。TOFT可用于多种缺陷检测,改善TOFD主要用于焊缝缺陷检测的局限,并可简化检测过程。同时从理论上对超声波在探头、界面和工件中的传播过程、特性进行了定性、定量描述。(2)提出一种改进型电容匹配探头谐振的表达式,可为超声发射电路中核心器件参数的选取提供一种科学依据,并可提高电路发射效率(3)研制出一种改进型超声发射电路。通过单稳态触发电路和微分电路,保证场效应管控制信号的幅值、驱动能力和窄脉冲化；选用导通电阻低的场效应管,缩短导通时间提高电路寿命；利用二极管单向导通性,只允许探头在负电压下工作提高探头寿命；硬件成本未明显提高。(4)研制出一种数字化超声接收调理电路。将固定增益与程控增益有机结合,既实现了增益数字化程控,又保证了电路柔性；增加了噪声抑制电路；数字化程控回波信号的门前沿和门宽。数字化程控降低了操作人员专业知识要求,便于工程应用及系统维护。通过细铜棒超声检测系统2期工程和内六方异型构件超声检测系统的工程应用,证明本超声收发电路具有较高的稳定性和可靠性(5)研制出一种四通道TOFT专用超声采集卡,可实现回波幅值和回波时间测量,可提供数字化增益程控信号、回波的门前沿、门宽程控信号,可为TOFT超声无损检测系统提供一种平台。(6)提出一种改进型中值滤波算法。本算法简单、快速、有效,去除了脉冲噪声、较完整地保留了缺陷信息。实验中,本算法阈值的最大有效范围可达数量级间的变化,表明本算法具有一定的可操作性和工程实用性。
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摘要ABSTRACT目录符号说明第一章 绪论1.1 引言1.2 TOFT超声无损检测方法研究的工程背景1.3 TOFT超声无损检测方法国内外研究现状1.3.1 超声无损检测技术研究现状1.3.2 时差法超声无损检测技术研究现状1.4 TOFT超声无损检测方法研究意义1.5 本课题研究内容第二章 TOFT超声无损检测方法理论研究2.1 TOFD超声无损检测方法理论介绍2.2 TOFT超声无损检测方法研究2.3 超声探头的声场特性研究2.3.1 单阵元非聚焦超声探头的声场特性研究2.3.2 单阵元凹面球壳形聚焦超声探头的声场特性研究2.4 界面上超声波的反射和透射特性研究2.4.1 超声波垂直入射到平界面上的反射和透射特性研究2.4.2 超声波斜入射到平界面上的反射和透射特性研究2.4.3 超声波多层透射特性研究2.5 超声波在固体中的传播特性研究2.6 超声波传播中的衰减特性研究2.7 TOFT超声无损检测系统设计2.8 本章小结第三章 改进型超声收发电路研究与设计3.1 改进型超声发射电路研究与设计3.1.1 改进型超声发射电路硬件研究与设计3.1.2 激励响应分析3.1.3 改进型超声发射电路实验与总结3.2 数字化超声接收调理电路研究与设计3.2.1 数字化超声接收调理电路研究意义3.2.2 数字化超声接收调理电路研究与设计3.2.3 数字化超声接收调理电路总结3.3 回波整形电路研究与设计第四章 TOFT专用超声采集卡研究与设计4.1 TOFT专用超声采集卡总体设计4.2 主控芯片EPM9560ARC208-10介绍4.3 ISA总线接口设计4.3.1 ISA总线介绍4.3.2 ISA总线接口电路设计4.3.3 ISA总线接口软件设计4.4 卡选模块设计4.5 触发模块研究与设计4.6 回波门前沿、门宽控制模块研究与设计4.7 压控模块研究与设计4.8 存储模块研究与设计4.8.1 RAM、双口RAM和FIFO三种存储器分析4.8.2 基于RAM的存储模块设计4.9 模数转换模块研究与设计4.9.1 模数转换模块硬件电路设计4.9.2 模数转换模块软件设计4.10 时间测量模块研究与设计GP1性能分析'>4.10.1 TDCGP1性能分析4.10.2 时间测量模块电路研究与设计4.10.3 时间测量模块软件设计4.11 TOFT超声采集卡设计总结4.12 其他幅值法超声采集卡研究与设计第五章 上位机软件设计与算法研究5.1 上位机软件设计5.1.1 上位机软件设计概述5.1.2 基于VC6.0上位机软件设计5.2 超声回波数据处理与算法研究第六章 TOFT超声无损检测实验与数据处理6.1 TOFT超声无损检测方法在金属材料中的研究与应用6.2 TOFT超声无损检测方法在非金属材料中的研究与应用6.3 本章小结第七章 结论与展望7.1 课题研究过程中的一些体会7.2 全文总结7.3 工作展望参考文献图表索引附录:攻读学位期间负责、参与的工程项目致谢攻读学位期间发表的学术论文目录攻读学位期间的科研工作及成果
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