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超声TOFD的缺陷检测与定量研究

作　者: 曹玉雯
导　师: 祝海江
学　校: 北京化工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 超声TOFD 图像配准图像去噪缺陷检测缺陷定量
分类号: TG115.285
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 193次
引　用: 5次
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内容摘要

超声衍射时差法(Time of Flight Diffraction, TOFD)是一种较新的无损检测技术,它利用超声波在缺陷端部产生的衍射信号来实现缺陷的检出和尺寸的测量。本文利用超声TOFD法对缺陷检测与定量进行了研究,主要的工作有：1.基于超声TOFD原理,设计试块模拟人工缺陷,对探头类型和间距进行了选择和确定。搭建实验平台,对试块扫描获得A扫描信号并进行抽样、量化,构建TOFD图像。2.为了解决人为误差所造成的侧向波不对齐现象,利用互相关函数对TOFD图像进行配准,较好地实现了侧向波、缺陷衍射波和底面回波的对齐。针对TOFD法在实际的焊缝检测时,普遍存在着噪声的现象,提出了自适应阈值算法对TOFD图像进行去噪,小波的多尺度特性和阈值的自适应性在提高图像信噪比的同时,较好地保留了图像的边缘。为了提高缺陷检测的准确度和效率,提出了基于边缘检测的缺陷检测算法,边缘检测中的阈值采用基于图像能量分布的局部最优阈值。试验结果表明,该算法较好地识别了图像中的缺陷信息。3.使用超声TOFD法对人工缺陷进行检测,缺陷尺寸测量的最大相对误差为5%左右。为了进一步提高缺陷定量准确度,采用线性化的方法对信号进行处理,线性化后的缺陷尺寸测量准确度得到了显著改善,最大相对误差约为3%。最后,对影响TOFD测量精度的因素进行了分析。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题研究的背景和意义  12-13
  1.2 国内外超声TOFD检测技术的研究现状  13-16
  1.3 本文的主要研究内容  16-18
第二章超声TOFD数据采集与处理  18-32
  2.1 引言  18
  2.2 超声TOFD检测技术的工作原理  18-21
    2.2.1 超声TOFD原理  18-19
    2.2.2 超声TOFD扫描方式  19-21
    2.2.3 缺陷尺寸测量原理  21
  2.3 试块的制备  21-23
    2.3.1 试块材料的选择  21-22
    2.3.2 试块内部人工缺陷的设计  22-23
  2.4 探头的选择  23-25
    2.4.1 探头类型的选择  23-24
    2.4.2 探头间距的选择  24-25
  2.5 数据采集与处理  25-30
    2.5.1 数据的采集  25-26
    2.5.2 信号的抽取  26-29
    2.5.3 量化  29-30
  2.6 本章小结  30-32
第三章超声TOFD成像及图像处理  32-58
  3.1 引言  32
  3.2 基于互相关函数的图像配准  32-36
    3.2.1 互相关函数图像配准原理  32-34
    3.2.2 超声TOFD图像配准  34-36
  3.3 基于自适应阈值的图像去噪  36-44
    3.3.1 小波变换的基本原理  36-39
    3.3.2 自适应阈值的图像去噪原理  39-42
    3.3.3 超声TOFD图像去噪  42-44
  3.4 基于边缘检测的缺陷检测  44-57
    3.4.1 边缘检测的基本原理  45-50
    3.4.2 阈值的选择  50-52
    3.4.3 超声TOFD缺陷检测  52-57
  3.5 本章小结  57-58
第四章超声TOFD的缺陷定量  58-64
  4.1 引言  58
  4.2 缺陷的定位定量  58-59
    4.2.1 缺陷的定位  58-59
    4.2.2 缺陷的定量  59
  4.3 人工缺陷几何尺寸的测量结果  59-62
    4.3.1 实际测量结果  59-60
    4.3.2 线性化处理后的测量结果  60-62
  4.4 测量误差分析  62-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章结论  64-66
参考文献  66-70
致谢  70-72
研究成果及发表的学术论文  72-74
作者和导师简介  74-75
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  75-76

超声TOFD的缺陷检测与定量研究

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