一、超声表面波的试验应用（论文文献综述）
康磊[1]（2011）在《用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技术研究》文中指出铝合金板材是国防、工业中重要的基础性材料,板材质量直接决定了其下游产业众多产品的质量。作为控制板材质量的必要手段,传统的压电超声检测技术因严重依赖于耦合剂,而在检测精度、检测效率、环境适应性等方面受到限制。电磁超声导波技术具有检测时无需耦合剂、检测效率高、环境适应性强等优势,对于提高铝合金板材检测水平具有重要意义。然而,作为电磁超声导波技术的核心器件,电磁超声换能器（EMAT）不仅输出信号相对较弱,而且存在多模式、频散特性不利影响,制约了该技术的进一步推广。为了改善EMAT性能,本文对用于铝合金板材缺陷检测的两种电磁超声导波换能器（电磁超声表面波换能器和电磁超声兰姆波换能器）的优化设计技术开展了深入研究。针对工程中常用的曲折线圈结构的电磁超声表面波换能器,提出一种电磁超声表面波换能器三维建模方法。该方法在考虑交变磁场影响基础上,将有限元方法与基于“点力”的解析方法相结合,建立了一个涵盖EMAT电场、磁场、力场和声场的三维模型,有效弥补了当前EMAT模型精度和完整性较低的不足,为研究EMAT优化设计技术奠定了基础。实验结果表明,所建模型具有较高精度,模型理论计算与实测结果最大偏差约为4.3%。针对电磁超声表面波换能器主要存在的信号强度较弱问题,在EMAT模型三维仿真分析基础上,提出了基于正交试验设计的表面波EMAT优化设计方法,获得了换能器参数与表面波信号强度的关系,确定了信号最强时的EMAT最优参数组合,并提出了电磁超声表面波换能器的基本设计准则。实验结果表明,优化后的电磁超声信号幅值提高为原始信号的2.62倍。针对电磁超声兰姆波换能器主要存在的多模式、频散特性不利影响,通过建立电磁超声兰姆波激发方程,提出了降低电磁超声兰姆波多模式特性影响的“双交点法”和削弱兰姆波频散现象的“零斜率准则”,获得了兰姆波EMAT的最优工作频率和线圈导线间距;在此基础上,针对兰姆波信号强度较弱问题,提出了基于正交试验设计的电磁超声兰姆波换能器优化设计方法,获得了换能器其余可控设计参数与信号强度的关系,确定了换能器的最优参数组合,并提出了电磁超声兰姆波换能器的基本设计准则。实验结果表明,优化后电磁超声兰姆波信号的多模式和频散现象不仅得到显着抑制,而且兰姆波信号幅值也增强为原始信号的2.16倍。最后,针对铝合金板材缺陷检测的实际工程背景,设计并开发了电磁超声实验测试装置。该装置主要包括高频大功率发射电路,高增益低噪声接收电路,基于USB的8通道12位高速数据采集电路以及基于LabWindows CVI的PC机软件等部分。实验结果表明,该装置能够有效验证本文理论研究成果的正确性,并已初步具备铝合金板材缺陷检测能力。该装置的成功研制为进一步研究基于电磁超声的铝合金板材自动检测技术奠定了良好基础。
张攀攀[2]（2020）在《螺栓轴向力衰减在线检测及调控方法研究》文中指出螺栓联接属于可拆联接,具有拆装方便、结构简单、负载重、成本低等优点,被大量应用于化工、汽车、大型压力机、船舶、航天和航空等多个领域,许多机械设备的关键部位采用的都是螺栓联接。螺栓轴向力对螺栓联接的质量和结构的性能有着直接的影响,对机械设备的运行起着非常关键的作用。为了监测螺栓联接的质量和结合面的接触状态,从而保障设备的正常运行,准确检测出螺栓轴向力的显得尤为重要,螺栓轴向力的检测具有非常大的工程应用价值。传统的螺栓轴向力检测方法有扭矩扳手法和应变片法等,扭矩扳手虽操作简单,但存在螺纹副的摩擦和扭矩扳手精度造成的误差,且人为操作产生的影响较大,导致测出的结果有较大误差;应变片法虽然精度高,但测量时可能需要拆卸螺栓,且对开敞性不好的工况不适用。同时,螺栓在服役过程中轴向力会产生衰减,造成被联接件的松动,影响设备的性能。目前许多学者对螺栓轴向力衰减的在线检测并没有进行深入的分析研究。针对以上问题,本文基于COMSOL Multiphysics软件的固体力学模块,模拟实际螺栓轴力的加载与超声波在螺栓搭接铝板上的传播过程,对螺栓轴向力与超声波透射信号声压之间的关系进行分析研究。针对螺栓搭接板结构,采用超声表面波波能耗散法对螺栓轴向力衰减的检测展开研究,基于超声表面波的波能耗散原理,搭建螺栓轴向力的表面波法检测试验平台,建立螺栓轴向力与表面波透射信号能量间的关联模型,实现对螺栓轴向力的在线检测,以此来检测螺栓联接的松紧状态。同时,针对螺栓轴向力的衰减,进行了垫片个数、润滑条件对螺栓轴向力衰减影响的研究。并提出了基于压电陶瓷的螺栓轴向力主动调控方法,搭建轴向力的主动调控系统,利用压电陶瓷片所特有的逆压电效应,实现了对轴向力的主动控制,并利用超声表面波透射信号检测轴向力的主动调控效果,验证了此系统对螺栓轴向力主动调控的有效性,提出了一种螺栓防松的新思路。本文的超声表面波波能耗散法能较为准确快捷地实现螺栓轴向力的检测,并可利用压电陶瓷片对螺栓轴向力实施精确的主动调控,进而防止螺栓的松动,具有非常重要的科学意义与研究价值。
门平,董世运,程志远,康学良,李恩重,闫世兴[3]（2018）在《测量距离对超声表面波评价不同组织的材料表层硬度的影响》文中认为通过搭建高精度的超声表面波检测系统,采用双探头法测量不同热处理45钢标定试件超声表面波的传播声时和接收声波幅值,分别计算超声表面波的传播声速和衰减系数;在测量过程中,改变发射探头和接收探头之间的距离,研究不同测量距离及微观组织对超声表面波声速测量的影响,由此建立材料表层硬度、微观组织及超声表面波特征值之间的映射关系,得到超声表面波评价45钢试件表层硬度指标的标定模型,并对标定模型进行验证。研究表明,采用超声表面波声速评价45钢表层硬度可行,标定模型预测硬度误差满足工程应用误差10%的要求;超声表面波衰减系数与材料表层硬度没有明显的映射关系,不能作为评价45钢试件表层硬度指标评价参量。
尚煜星[4]（2020）在《基于多抽样率的钢结构超声应力检测技术研究》文中认为在人们使用各种材料的长期实践中,有大量的材料破坏现象,这些给人们带来很多灾难性的事故。很多情况下,这些材料的破坏和使用它所制成的构件上的残余应力和加载应力有很大关系,所以,测量构件所受应力很有必要。本文基于超声表面波的声弹性理论,研究了超声表面波在固体介质表面的传播特性和表面应力的关系,建立了介质表面应力和表面波传播时间差的关系,优化了声弹性公式,为超声应力检测提供了理论依据。设计了一个便携式超声波信号发射和接收的系统,使实验过程更简便,为后续实现便携式在线监测提供基础。论文的研究内容简介如下:首先,介绍了课题研究的背景及意义,之后对超声应力表面波检测技术、超声信号处理的研究现状和发展做了介绍。对超声波的几种类型做了详细介绍,介绍了不同超声波检测方法的优缺点及选择表面波检测的依据,分析了表面波的特点和影响表面波声速的因素,引出基于表面波进行应力检测的声弹性理论,并推导简化了基于声弹性理论检测所用到的公式。然后,着手设计并制作了以FPGA为核心的超声信号发射和接收电路系统。其中,超声信号发射和接收电路系统包括超声激励信号放大电路、模拟前端信号调理电路、ADC采样电路、数据采集传输电路以及供电电路,给出了部分关键器件的选型。后面对超声回波信号的噪声特征进行了分析,并选定了信号预处理方法,针对采样率不高会引起的实验结果不够准确的问题,提出了使用多抽样率信号处理方法结合数字相关法来分析信号时间差,提高结果准确度。最后,将超声波信号发射和接收的系统用于超声应力检测实验,在不同应力加载的情况下进行超声表面波信号的数据采集实验,并完成实验数据的分析,与理论结果相比较,证明实验结果的准确性,可以初步应用于工程测量。
时亚[5]（2018）在《钢轨踏面裂纹电磁超声表面波换能器优化设计及实验》文中研究表明随着我国高速铁路的飞速发展,列车轮轨相互作用导致的钢轨踏面滚动接触疲劳（RCF）裂纹呈现新的发展状态。这类滚动接触疲劳损伤从钢轨边缘向行车方向以一定角度向前扩张,发展到一定程度时向下弯折,导致钢轨断裂,严重威胁铁路的安全运行。目前,我国铁路钢轨探伤车主要采用超声纵、横波组合探头的检测技术对线路钢轨进行巡检。由于超声探头盲区以及钢轨踏面滚动疲劳裂纹的走向及形貌特点,使得该类损伤缺陷难以识别而漏检。超声表面波能够有效定量检测出12个波长深度范围的表面开口裂纹,是判识钢轨踏面RCF裂纹的有效检测方法。本文采用电磁超声方法,通过优化设计换能器激励表面波对钢轨踏面的RCF裂纹进行检测,具有非接触、快速并且容易实现自动检测的优点。与压电超声方法相比,电磁超声换能效率不高,信噪比较低,如何优化设计电磁超声表面波换能器,提高探头的激励与接收性能十分关键。本文应用有限元方法,建立电磁超声表面波激励与接收的二维多物理场有限元模型。数值分析给出了偏置磁场的磁场强度和磁力线分布。依据表面波在钢轨踏面中的传播云图,可以调节模型参数,实现模型优化。为提高换能器设计效率,采用数学统计分析软件建立正交试验表,分析激励与接收换能器相关组合参数对其性能的影响,得出激励与接收的最佳组合参数。最佳组合参数下的仿真结果与数学统计分析软件的预测基本一致,误差较小,证明数学统计分析软件建立的正交试验表是正确有效的。在此基础上分析了分裂不同根数的曲折线圈分别对激励与接收性能的影响,并研究了三种不同形式的永磁铁对接收电压幅值的影响,将这些仿真规律进行了实验验证,最终得到适合检测钢轨踏面的换能器设计组合参数。线路钢轨在长时间的运行使用中,钢轨踏面表层材料组织结构会发生变化,会在踏面形成硬化层。硬化层与钢轨轨头基体具有不同声阻抗。通过建立分层介质的钢轨踏面表面波传播数值模型,研究了硬化层厚度、横波声阻抗对表面波传播的影响,为后续实验检测提供理论和方法指导。在以上数值模拟和换能器优化设计的基础上,开展对钢轨踏面裂纹的检测实验验证。分别选用激励频率为0.9MHz、0.5MHz和0.3MHz的电磁超声换能器激励表面波,对钢轨踏面边缘直裂纹和斜裂纹进行B扫成像检测。实验结果表明:对于钢轨踏面的单个直裂纹和斜裂纹,采用所设计的电磁超声表面波换能器可以准确的识别和测量。踏面斜裂纹的形貌和开口方向对表面波检测带来较大干扰,容易形成波型转换和耦合,导致斜裂纹的反射回波波包较宽,缺陷定位不够准确,需进一步增强信号处理。对于密集型斜裂纹,由于裂纹之间的干扰影响,难以逐个有效识别和进行检测评价。
黄义敏[6]（2019）在《带涂层圆柱形零件表面缺陷的激光超声特性研究》文中指出圆柱形金属零件是工业中重要的承载部件,在工程实际中零件的表面往往会产生微裂纹,对零件的性能和寿命产生严重的影响。传统无损检测方法基本属于接触式检测,其存在着无法适应高温、腐蚀性等恶劣环境的不足。激光超声无损检测技术是近些年发展起来的一项无损检测技术,其具有非接触、无损伤、高的时间和空间分辨率等优点,已经成为了无损检测领域研究的热点之一。本文基于激光超声技术研究了带涂层圆柱形零件表面缺陷的激光超声特性,主要的研究内容如下:本文首先基于基本热弹性理论分析了在金属圆柱表面激光超声激发的基本原理,并且阐述了激光超声无损检测技术的基本方法以及激光超声有限元分析的基本理论。为了研究带涂层圆柱表面缺陷的激光超声特性,建立了带涂层圆柱形零件的有限元模型,对表面涂层对超声表面波信号的影响、表面缺陷与超声波信号之间的关系展开了数值模拟研究。为了研究金属表面涂层的影响,建立了在不同涂层厚度下金属圆柱形零件有限元模型,对有无涂层时金属圆柱表面的温度场、位移场结果进行了分析。当有涂层存在时,由于材料热物理参数的差异,其温度场分布存在着较大的区别。位移场的结果表明,金属镍涂层会使超声表面波信号中存在频散现象。同时,在不同涂层厚度下声表面波波速也不同。为了实现表面缺陷的检测,建立有无涂层时带不同缺陷深度的金属圆柱有限元模型,对得到的反射和透射表面波信号进行了分析。研究结果表明,在不带涂层和涂层厚度为200μm和400μm时,在反射信号中存在着特征波峰RR与RS,并且它们之间的时间差?t与缺陷深度之间存在着分阶段线性关系;在经过裂纹后的透射信号中,有涂层的时域信号其信噪比较差,难以用来进行缺陷识别。有涂层存在时,透射信号的频域信号的幅值随着缺陷深度的增加而减小。本文的研究结果将为激光超声检测技术在带涂层圆柱零件表面缺陷检测提供有意义的参考。
张佳[7]（2015）在《基于电磁超声导波的管道长距离检测技术研究》文中提出油气管道是石油、化工、热电、供水等工业中必要的运输工具之一，由于石油天然气站内管道以及露天输油管道长期裸露在空气中，管道外部潮湿腐蚀以及内部电解质的常年侵蚀，导致管道出现破裂或缺陷。年久失修的露天管道事故频繁发生，为保证油气管道的安全工作，在管道未发生破损前，明确管道破坏程度以及破损区域位置，及时更换管道或检测缺陷，避免事故的发生。电磁超声检测技术无需耦合剂、无需外包剥离、检测速度快、传播距离远、耐高温、容易操作，得到人们的广泛关注。本文对电磁超声检测技术进行研究，理论推导了电磁超声换能器的电磁场、机械场、声场多物理场方程，分别通过数学建模研究了三种电磁超声换能器工作机理：洛伦兹力机理、磁化力机理、磁致伸缩力机理。为了充分研究管道中超声导波的传播特性，将弹性动力学理论作为基础，研究了超声导波在传播过程中存在的多模态现象和频散特性，计算了各模态导波频散方程的求解过程以及频散曲线的绘制。研究了轴向超声导波传播特性与周向超声导波传播特性，通过对比，确定将周向类Lamb波结构换能器应用于管道轴向长距离检测；COMSOL有限元仿真证明理论研究的准确性；在此基础上试验证实类Lamb波在管道长距离检测中的优势。数学建立的超声波声场声束指向性模型，通过matlab仿真验证数学建模中指向性的正确性，利用COMSOL有限元仿真模拟实际声场声束，得到声场指向性参数；试验验证声场声束的分布规律，研究半扩散角与回波信号之间的关系。研究得到不同机理的电磁超声换能器换能参数，推导频散方程，绘制出频散曲线。选定适合管道长距离检测的类Lamb波换能器结构以及参数，并对电磁超声换能器的永磁铁结构与线圈结构进行设计，与传统电磁超声类Lamb波换能器相比，设计后的探头结构明显提高了换能效率。明确了声场半扩散角与回波信号1/5最大值的对应关系，即通过回波信号可判定声辐射的范围。通过换能器结构的研究与声场声束的研究，实现了管道长距离检测的目的。
王雯锦[8]（2018）在《基于超声表面波的界面力学特性在线检测技术研究》文中研究指明机械关键零部件在满足强度、刚度设计要求的同时必须注重轻量化设计,因此界面力学特性的在线检测技术对于节能减排、提高装备的可靠性和使用寿命具有重要意义。而基于超声表面波声弹性效应的应力表征方法为解决结构近表面的应力无损检测提供了新的途径。本文探讨了超声表面波声弹性应力检测中的关键问题,研究了工程中常用的Q235钢的超声表面波声弹性效应,针对其声弹性系数标定过程中出现的非线性现象,提出了界面局部塑性假设,并考虑了实验过程中的温变条件,研究了温度与超声表面波传播速度之间的关系,提出了表面波声弹性效应受温度影响的解决方法。重新标定了非线性声弹性公式,从而将表面波声弹性法引入到结构应力检测领域。主要研究内容概括为:1)研究搭建了超声表面波声弹性研究实验平台。系统主要由超声脉冲发生仪、示波器、表面波探头、计算机组成。研究了优化的超声表面波探头的组合布置形式,使用基于虚拟仪器技术的超声波信号采集与分析软件,实现了超声波信号的自动采集和存储,降低了手动采集所产生的误差,应用数字相关计算方法,实现了超声波传播时间差的精确计算。2)研究了表面波声弹性效应的非线性现象。采用理论模拟和实验两种手段深入研究了常用工程材料中表面波声弹性效应的非线性特征。分析了非线性特征的形成机理,提出材料表面应力集中与局部塑性的假设,研究不同表面参数设定情况下表面应力集中层的力学特性分布特点与变化规律,并采用Abaqus初步模拟验证表面出现局部塑性变形假设的正确性。通过实验测量试件表面真实粗糙形貌,提取表面粗糙度的数学特征进行表面精确建模。在此基础上进行弹塑性分析,精确地解释超声表面波声弹性非线性的原因。3)研究了变温环境下表面波声弹性特性。进行了变温条件材料弹性常数的超声波测量,研究了变温环境下表面波声弹性效应的特点,获得不同温度下超声波传播速度变化信息,归纳出不同温度下的超声表面波声弹性应力检测方法,从而将表面波声弹性法引入到特殊作业环境下机械设备的关键结构应力检测领域。4)修正了声弹性公式并进行一维应力测量实验。基于声弹性效应的非线性特征,研究了声弹性公式的修正方法,分别对超声表面波声弹性效应进行线性和非线性拟合,对等强度悬臂梁进行了一维应力测量实验,并与理论值进行对比,有效地提高了测量精度。
门平,董世运,卢超,康学良,程志远[9]（2018）在《钢轨踏面低频超声表面波传播模式研究》文中认为钢轨轨头滚动接触疲劳引起钢轨踏面表面及近表面裂纹是目前高速铁路运行的重要威胁之一,铁路部门目前采用的检测技术无法对此类缺陷进行有效监、检测,可采用低频超声表面波对钢轨踏面裂纹进行检测。钢轨轨头异形波导结构使得低频超声表面波传播具有频散特性,这就需要对其传播模式进行有效识别。基于ABAQUS有限元方法建立钢轨踏面简化三维模型,采用二维快速傅里叶变换（2D-FFT）的分析方法得到低频超声表面波在钢轨踏面传播的频率-波数频散曲线,并通过搭建实验系统,对自由状态下60型钢轨低频超声表面波传播模式进行模式识别,研究表明300 k Hz频率点是低频超声表面波在钢轨踏面传播频散分界点;数值模拟采用中心频率为200 k Hz信号单点对称激发,表面波传播模式主要有5种对称模式,激发频率为500 k Hz时,传播模式出现混叠;实验结果显示,激励信号中心频率为500 k Hz,采用斜楔技术在钢轨踏面中轴线上激发低频超声表面波存在4种主要对称传播模式,实验频散曲线分辨率比数值模拟频散曲线分辨率高。
康磊,金昱,潘峰,苏日亮[10]（2015）在《曲折线圈型电磁超声表面波换能器的优化设计》文中研究表明电磁超声表面波换能器的换能效率较低,严重限制了其进一步的发展。为此,在建立曲折线圈型电磁超声表面波换能器多物理场有限元模型的基础上,通过仿真分析,分别从EMAT（Electromagnetic Acoustic Transducer）磁铁尺寸和线圈中导线的分布方式两个角度对电磁超声表面波换能器进行了优化。实验表明,与传统的曲折线圈型电磁超声表面波换能器相比,采用相同的磁铁体积时,在一发一收的工作模式下,文中提出的优化后的换能器接收信号幅度可提高39%;在收发一体的工作模式下,信号幅度可提高86.2%,有效地改善了换能器的性能。
二、超声表面波的试验应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、超声表面波的试验应用（论文提纲范文）
（1）用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 电磁超声换能器优化设计研究现状 |
| 1.2.1 电磁超声换能器工作机理 |
| 1.2.2 电磁超声换能器优化设计目标 |
| 1.2.3 电磁超声换能器优化设计方法 |
| 1.3 电磁超声导波缺陷检测技术研究现状 |
| 1.4 基于电磁超声的板材缺陷检测技术研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 电磁超声表面波换能器三维建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电磁超声表面波换能器工作机理及基本方程 |
| 2.2.1 工作机理 |
| 2.2.2 EMAT激发洛伦兹力的基本方程 |
| 2.2.3 洛伦兹力激发表面波的基本方程 |
| 2.3 电磁超声表面波换能器三维建模 |
| 2.3.1 建模流程 |
| 2.3.2 本体建模 |
| 2.3.3 声场建模 |
| 2.4 实验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 电磁超声表面波换能器优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 电磁超声表面波换能器三维仿真分析 |
| 3.2.1 本体模型仿真分析 |
| 3.2.2 声场模型仿真分析 |
| 3.3 电磁超声表面波换能器优化设计 |
| 3.3.1 优化设计目标 |
| 3.3.2 优化设计对象 |
| 3.3.3 优化设计方法 |
| 3.3.4 基本设计准则 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 电磁超声兰姆波换能器优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电磁超声兰姆波换能器工作机理及基本方程 |
| 4.2.1 工作机理 |
| 4.2.2 基本方程 |
| 4.3 电磁超声兰姆波换能器优化设计 |
| 4.3.1 优化设计目标 |
| 4.3.2 优化设计对象 |
| 4.3.3 优化设计方法 |
| 4.4 实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 电磁超声实验测试装置设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 装置总体方案设计 |
| 5.3 发射电路和接收电路设计 |
| 5.3.1 发射电路设计 |
| 5.3.2 接收电路设计 |
| 5.4 基于USB的数据采集系统设计 |
| 5.4.1 数据采集电路设计 |
| 5.4.2 通信接口电路设计 |
| 5.4.3 驱动程序设计 |
| 5.5 基于LabWindows CVI的PC机软件设计 |
| 5.5.1 PC机软件界面设计 |
| 5.5.2 微弱信号检测算法设计 |
| 5.6 实验验证 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）螺栓轴向力衰减在线检测及调控方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展情况 |
| 1.2.1 常规检测法 |
| 1.2.2 压电阻抗技术检测法 |
| 1.2.3 振动信号分析检测法 |
| 1.2.4 基于超声波技术的轴向力检测法 |
| 1.3 本文的研究目标及研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 2 超声表面波检测螺栓轴向力的原理 |
| 2.1 超声波的基础理论 |
| 2.1.1 超声波的分类 |
| 2.1.2 超声场的特征值 |
| 2.1.3 超声波的传播特性 |
| 2.1.4 超声波衰减理论 |
| 2.2 螺栓轴向力的检测原理 |
| 2.2.1 表面波的基本性质 |
| 2.2.2 表面波的传播理论 |
| 2.2.3 波能耗散原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 螺栓联接的超声波仿真分析 |
| 3.1 超声波在螺栓中传播的COMSOL仿真 |
| 3.1.1 模型建立 |
| 3.1.2 网格划分 |
| 3.1.3 加载与求解 |
| 3.2 仿真结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 基于超声表面波的螺栓轴向力检测试验研究 |
| 4.1 试验系统结构 |
| 4.2 轴向力的超声检测系统 |
| 4.2.1 试验平台的介绍 |
| 4.2.2 试验样品 |
| 4.2.3 试验方法 |
| 4.3 试验结果分析 |
| 4.3.1 特性曲线的建立与验证 |
| 4.3.2 螺栓轴向力衰减的超声测量 |
| 4.3.3 三维形貌分析 |
| 4.4 垫片对螺栓轴向力衰减的影响 |
| 4.4.1 润滑条件的影响 |
| 4.4.2 垫片个数的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于压电陶瓷的螺栓轴向力的主动调控研究 |
| 5.1 试验系统结构 |
| 5.2 试验平台 |
| 5.2.1 系统硬件 |
| 5.2.2 工作原理 |
| 5.3 主动调控对衰减的影响 |
| 5.4 主动调控的超声测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（3）测量距离对超声表面波评价不同组织的材料表层硬度的影响（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 检测方法和检测系统 |
| 1.1 检测方法 |
| 1.2 检测系统 |
| 1.3 超声表面波参数测量方法 |
| 1.3.1 超声表面波声速测量方法 |
| 1.3.2 超声表面波衰减系数测量方法 |
| 2 标定过程及结果分析 |
| 2.1 标样的显微组织及硬度 |
| 2.2 表面波参数测量 |
| 2.2.1 表面波探头幅频特性 |
| 2.2.2 表面波声时测量及声速计算 |
| 2.2.3 表面波衰减系数测量 |
| 2.3 建立标定模型 |
| 2.4 相关性分析 |
| 3 结论 |
（4）基于多抽样率的钢结构超声应力检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 超声检测领域研究现状 |
| 1.2.1 超声应力表面波检测技术研究现状 |
| 1.2.2 超声信号处理技术 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第二章 表面波应力检测原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超声应力检测技术 |
| 2.2.1 超声波概述 |
| 2.2.2 应力检测技术 |
| 2.3 超声表面波基本特点 |
| 2.3.1 表面波基本特点 |
| 2.3.2 影响表面波传递速度的因素 |
| 2.4 超声表面波声弹性理论 |
| 2.5 超声表面波应力检测公式推导简化 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 超声波信号发射与接收系统设计 |
| 3.1 激励信号放大电路设计 |
| 3.2 信号调理电路设计 |
| 3.2.1 电压跟随电路设计 |
| 3.2.2 信号放大电路设计 |
| 3.2.3 有源滤波电路设计 |
| 3.2.4 单端至差分驱动器设计 |
| 3.3 信号采集与传输电路设计 |
| 3.3.1 主控器件电路 |
| 3.3.2 数据采集电路设计 |
| 3.3.3 数据传输电路设计 |
| 3.4 系统电源电路设计 |
| 3.4.1 DC-DC升压电路 |
| 3.4.2 DC-DC降压电路 |
| 3.4.3 低压差线性稳压器 |
| 3.4.4 电荷泵型稳压转换电路 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 超声信号的分析与处理 |
| 4.1 超声信号预处理 |
| 4.1.1 回波信号和噪声特征 |
| 4.1.2 超声信号预处理 |
| 4.2 多抽样率数字信号处理 |
| 4.2.1 L-内插时域分析 |
| 4.2.2 L-内插频域分析 |
| 4.3 相关法分析时间差 |
| 4.3.1 数字相关计算方法 |
| 4.3.2 白噪声对相关法的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于多抽样率的超声钢结构应力检测技术实验与数据分析 |
| 5.1 实验平台 |
| 5.1.1 实验平台简介 |
| 5.1.2 试样的制作 |
| 5.2 实验分析 |
| 5.2.1 系数的标定 |
| 5.2.2 一维应力测量 |
| 5.2.3 非线性原因分析 |
| 5.2.4 修改声弹性公式后再测量 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）钢轨踏面裂纹电磁超声表面波换能器优化设计及实验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.2 课题相关领域的国内外研究现状及进展 |
| 1.2.1 钢轨踏面缺陷检测的国内外研究现状及进展 |
| 1.2.2 钢轨踏面电磁超声表面波检测的国内外研究现状 |
| 1.2.3 电磁超声表面波换能器优化研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 钢轨踏面电磁超声表面波检测有限元模型 |
| 2.1 电磁超声表面波换能器的换能机理 |
| 2.1.1 基于洛伦兹力激励接收机理及其控制方程 |
| 2.1.2 基于磁致伸缩激励接收机理及其控制方程 |
| 2.1.3 超声波传播控制方程和表面波形成条件 |
| 2.2 电磁超声表面波有限元建模 |
| 2.2.1 激励EMAT的有限元建模 |
| 2.2.2 接收EMAT的有限元建模 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 电磁超声表面波换能器激励性能优化设计 |
| 3.1 激励EMAT性能仿真结果分析 |
| 3.1.1 EMAT设计参数对激励性能的影响规律分析 |
| 3.1.2 单匝与多分裂曲折线圈的激励性能比较 |
| 3.2 激励EMAT性能优化实验验证 |
| 3.2.1 永磁铁形状对EMAT激励效率影响 |
| 3.2.2 激励曲折线圈分裂根数对EMAT激励效率的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 电磁超声表面波换能器接收性能及其偏置磁场优化设计 |
| 4.1 接收EMAT性能仿真结果分析 |
| 4.1.1 EMAT设计参数对接收性能的影响规律分析 |
| 4.1.2 单匝与多分裂曲折线圈的接收性能比较 |
| 4.2 接收EMAT性能优化实验验证 |
| 4.2.1 永磁铁形状对EMAT接收效率影响 |
| 4.2.2 接收曲折线圈分裂根数对接收EMAT效率的影响 |
| 4.3 表面波EMAT的永磁铁组合参数优化设计 |
| 4.3.1 含三种常见永磁铁组合的表面波EMAT建模和实验 |
| 4.3.2 永磁铁组合参数对表面波EMAT接收效率的影响规律研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 超声表面波在硬化层钢轨踏面传播的数值分析 |
| 5.1 带硬化层的钢轨表面波传播过程建模 |
| 5.1.1 角束法激励表面波 |
| 5.1.2 数值建模及仿真 |
| 5.1.3 表面波传播特征 |
| 5.2 影响钢轨表面波传播特性的仿真结果 |
| 5.2.1 硬化层厚度对波幅的影响 |
| 5.2.2 横波声阻抗对波幅的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 钢轨踏面电磁超声表面波检测实验 |
| 6.1 钢轨电磁超声检测系统组成 |
| 6.1.1 硬件组成 |
| 6.1.2 软件设计 |
| 6.2 钢轨踏面裂纹电磁超声表面波A扫检测 |
| 6.3 钢轨踏面裂纹电磁超声表面波B扫成像检测 |
| 6.4 检测频率对钢轨踏面裂纹B扫检测效果的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（6）带涂层圆柱形零件表面缺陷的激光超声特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光超声技术发展历程 |
| 1.2.2 激光超声无损检测研究现状 |
| 1.3 课题主要研究工作及结构安排 |
| 2 激光超声波的激发与缺陷检测基本原理 |
| 2.1 层状材料激光超声基本热弹理论分析 |
| 2.2 激光超声表面缺陷检测方法 |
| 2.2.1 飞行时间散射法 |
| 2.2.2 扫描激光源法 |
| 2.2.3 投捕法 |
| 2.2.4 激光超声信号的探测方法 |
| 2.3 激光超声的有限元分析 |
| 2.3.1 激光超声有限元法基本理论 |
| 2.3.2 有限元单元与时间步长选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 带涂层金属圆柱表面激光超声数值模拟 |
| 3.1 线源激光热-结构耦合模型 |
| 3.1.1 数值模型的建立 |
| 3.1.2 激光和材料有关参数 |
| 3.1.3 有限元网格的划分与时间步长选取 |
| 3.2 激光作用下瞬态温度场分析 |
| 3.2.1 无涂层时温度场结果分析 |
| 3.2.2 带涂层时温度场结果分析 |
| 3.3 激光在圆柱零件表面激发的超声表面波分析 |
| 3.3.1 无涂层时激发超声表面波信号分析 |
| 3.3.2 带涂层时激发超声表面波信号分析 |
| 3.4 涂层对激发超声表面波信号的影响 |
| 3.4.1 涂层对于声表面波时频域信号的影响 |
| 3.4.2 涂层对表面瑞利波波速的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 激光与金属圆柱表面缺陷相互作用机理分析 |
| 4.1 不带涂层时表面缺陷与激光超声表面波信号作用规律 |
| 4.1.1 缺陷对超声表面波时频域信号影响 |
| 4.1.2 缺陷深度与表面反射信号之间的关系 |
| 4.1.3 缺陷与透射信号之间的关系 |
| 4.2 带涂层时表面缺陷与激光超声表面波信号作用规律 |
| 4.2.1 缺陷对超声表面波时频域信号影响 |
| 4.2.2 缺陷深度与表面反射信号之间的关系 |
| 4.2.3 缺陷与透射信号之间的关系 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）基于电磁超声导波的管道长距离检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及研究意义 |
| 1.2 电磁超声国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及章节安排 |
| 1.3.1 论文主要研究内容 |
| 1.3.2 论文章节安排 |
| 第2章 超声导波基本理论 |
| 2.1 超声导波概念 |
| 2.2 导波的群速度与相速度 |
| 2.3 导波的多模态特性与频散现象 |
| 2.4 管道中的导波 |
| 2.4.1 柱面导波基本理论 |
| 2.4.2 空心圆柱中柱面导波模态分析 |
| 2.4.3 管道中类 LAMB 波 |
| 2.4.4 管道中类 SH 波 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 管道中电磁超声换能器模型研究 |
| 3.1 电磁超声换能器工作原理 |
| 3.1.1 洛伦兹力激发原理 |
| 3.1.2 磁致伸缩力激发原理 |
| 3.2 电磁超声换能器数学模型 |
| 3.2.1 基于洛伦兹力机理的电磁超声数学模型 |
| 3.2.2 基于磁化力机理的电磁超声数学模型 |
| 3.2.3 基于磁致伸缩力机理的电磁超声数学模型 |
| 3.3 电磁超声换能器换能机理 |
| 3.3.1 管道中类 LAMB 波换能机理 |
| 3.3.2 管道中类 SH 波换能机理 |
| 3.4 管道中类 LAMB 波与类 SH 波受力分析 |
| 3.4.1 管道中类 LAMB 波受力分析 |
| 3.4.2 管道中类 SH 波受力分析 |
| 3.5 管道中类 LAMB 波与类 SH 波质点受力分析 |
| 3.6 类 LAMB 波与类 SH 波有限元仿真 |
| 3.6.1 类 LAMB 波与类 SH 波换能器模型 |
| 3.6.2 类 LAMB 波与类 SH 波换能器网格划分 |
| 3.6.3 类 LAMB 波与类 SH 波总能量时间均值仿真分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 电磁超声波声场研究 |
| 4.1 声场理论研究 |
| 4.2 声场 MATLAB 模型 |
| 4.3 声场有限元模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 试验研究与分析 |
| 5.1 试验检测系统 |
| 5.1.1 课题组自主研发检测系统 |
| 5.1.2 RAM-5000-SNAP 检测系统 |
| 5.1.3 RAM-4000-SNAP 检测系统 |
| 5.2 长距离检测导波选择 |
| 5.2.1 类 LAMB 波缺陷检测试验 |
| 5.2.2 类 SH 波缺陷检测试验 |
| 5.3 长距离换能器优化设计 |
| 5.4 缺陷检测试验 |
| 5.4.1 不同深度缺陷的检测试验 |
| 5.4.2 不同缺陷长度的检测试验 |
| 5.5 换能器指向性选择 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（8）基于超声表面波的界面力学特性在线检测技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景与意义 |
| 1.2 应力检测技术 |
| 1.3 超声检测领域发展现状 |
| 1.4 表面波声弹性效应研究现状及存在的问题 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 2 表面波应力检测原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超声波简介 |
| 2.3 超声表面波声弹性理论 |
| 2.4 超声表面波应力检测公式简化 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 实验系统设计及信号采集与处理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验系统组成 |
| 3.3 基于虚拟仪器技术的超声信号操作 |
| 3.4 信号预处理技术 |
| 3.5 数字相关法计算时间差 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 超声表面波声弹性非线性现象及解释 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 声弹性系数标定实验出现的非线性特征 |
| 4.3 应力集中与声弹性非线性现象 |
| 4.4 ABAQUS弹塑性分析 |
| 4.5 基于ABAQUS软件模拟验证表面局部塑性假设的正确性 |
| 4.6 真实粗糙表面的弹塑性分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 超声表面波温度效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 变温条件测得的超声信号预处理 |
| 5.3 不同温度表面波传播时间差 |
| 5.4 温度对材料弹性常数和表面波速度的影响 |
| 5.5 温度对表面波的影响系数的标定 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 声弹性公式修正及应力测量 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 一维应力测量 |
| 6.3 声弹性公式修正 |
| 6.4 一维应力再测量 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）钢轨踏面低频超声表面波传播模式研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 模式识别方法 |
| 2 低频超声表面波模式识别的数值模拟 |
| 2.1 建立模型 |
| 2.2 加载信号 |
| 2.3 模拟结果及分析 |
| 3 实验研究 |
| 4 结论 |
（10）曲折线圈型电磁超声表面波换能器的优化设计（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 电磁超声表面波换能器工作机理 |
| 2 EMAT设计 |
| 2.1 EMAT磁铁设计 |
| 2.2 EMAT线圈设计 |
| 2.3 优化后换能器仿真分析 |
| 3 试验验证 |
| 3.1 一发一收模式下试验验证 |
| 3.2 收发一体工作模式下试验验证 |
| 4 结论 |
四、超声表面波的试验应用（论文参考文献）
- [1]用于铝板检测的电磁超声导波换能器优化设计技术研究[D]. 康磊. 哈尔滨工业大学, 2011(07)
- [2]螺栓轴向力衰减在线检测及调控方法研究[D]. 张攀攀. 郑州大学, 2020(02)
- [3]测量距离对超声表面波评价不同组织的材料表层硬度的影响[J]. 门平,董世运,程志远,康学良,李恩重,闫世兴. 中国表面工程, 2018(04)
- [4]基于多抽样率的钢结构超声应力检测技术研究[D]. 尚煜星. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]钢轨踏面裂纹电磁超声表面波换能器优化设计及实验[D]. 时亚. 南昌航空大学, 2018(11)
- [6]带涂层圆柱形零件表面缺陷的激光超声特性研究[D]. 黄义敏. 大连理工大学, 2019(02)
- [7]基于电磁超声导波的管道长距离检测技术研究[D]. 张佳. 沈阳工业大学, 2015(07)
- [8]基于超声表面波的界面力学特性在线检测技术研究[D]. 王雯锦. 中国矿业大学, 2018(02)
- [9]钢轨踏面低频超声表面波传播模式研究[J]. 门平,董世运,卢超,康学良,程志远. 仪器仪表学报, 2018(03)
- [10]曲折线圈型电磁超声表面波换能器的优化设计[J]. 康磊,金昱,潘峰,苏日亮. 仪表技术与传感器, 2015(06)