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基于超声和涡流的复合式无损检测技术

作　者: 张清华
导　师: 陈铁群；刘桂雄
学　校: 华南理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 超声涡流复合式检测 D-S证据理论 Manhattan 置信度分配
分类号: TG115.28
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 311次
引　用: 2次
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内容摘要

无损检测技术对现代工业、制造业都非常有意义,各种无损检测技术都具有各自的优缺点,多种检测技术复合可以扬长避短。论文以“基于超声和涡流的复合式检测技术”为题,系统地研究超声与涡流复合机理、超声与涡流协同作用、超声涡流集成探头设计、基于D-S证据理论实现数据融合技术,对促进仪器科学技术、制造科学技术具有重要意义。研究工作得到广东省自然科学基金（200805611085）和广东省工业攻关项目（2006B12401001）的资助。论文阐述了复合式无损检测及数据融合技术在复合式无损检测技术中应用的国内外研究进展,对超声与涡流复合式检测机理、复合式无损检测数据融合理论等关键技术进行研究,提出对铁磁性产品进行全面检测的基于超声和涡流的复合式无损检测技术,设计集超声与涡流检测技术一体的复合式集成探头,结合数据融合手段,实现了复合式无损检测真正意义的复合检测技术。主要工作包括:①系统研究超声与涡流复合检测机理理论体系,所研究结论对于解决超声与涡流集成问题具有通用指导价值。打破现有单个无损检测技术不能完成对检测试件全面检测的局面,超声涡流两种普遍检测技术的结合,满足了大多数工业生产需求,具有普遍意义;②提出将平底超声直探头与涡流探头集成于一体的新型探头,打破了传统的简单物理层面上的技术复合,实现了超声和涡流真正意义上的技术复合,节约了制作成本、使用成本、检测成本,同时提高了检测速度、精度、准确度;③探索性地将超声与涡流检测参数进行协同分析,达到参数设置最优化,保证检测要求情况下,降低系统技术要求,实现成本降低的目的;④细分检测区域,分析各区域特征,针对不同的区域采用相应信号处理方法和缺陷模式识别法,在实现全面检测同时,提高检测速度、降低信号处理难度、节约成本;并将Manhattan距离法与D-S证据理论结合应用于构造超声与涡流置信度分配函数;⑤创造性地在Manhattan距离法中引入修正系数k。解决了当_ij小于1时,求出的置信度将大于1的矛盾。因此,本作者首次引入了修正系数k ,当发生_ij小于1的情况时,依然能得到p_ij的归一化出来结果。实验数据分析结果显示该方法的有效性。选用45#钢的焊缝作为检测对象,研究本课题基于超声与涡流复合式检测技术的有效性和可行性。焊缝板的超声涡流复合式检测实验表明,本课题提出的超声与涡流独立模式识别方法对超声与涡流独立检测区域效果很好,D-S证据理论在重叠区域的应用,一是可以降低{不明}的置信度;二是提高超声检测对于裂纹与未焊合的识别率。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章绪论  12-18
  1.1 课题的提出及意义  12-13
  1.2 复合无损检测技术的国内外研究进展  13-16
    1.2.1 复合无损检测方式  13-15
    1.2.2 数据融合在多种无损检测技术中的研究现状  15-16
  1.3 论文的研究内容和结构安排  16-18
第二章复合式无损检测的物理基础  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 超声波检测技术  18-25
    2.2.1 超声检测机理  18-23
    2.2.2 影响超声缺陷检测特性的因素  23-25
  2.3 涡流检测技术检测缺陷的理论基础  25-28
    2.3.1 电涡流工作机理  25-27
    2.3.2 涡流肌肤深度的计算公式  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章复合检测的协同作用分析与参数设置  29-59
  3.1 引言  29
  3.2 影响复合式检测质量的因素  29-37
    3.2.1 探头倾斜对检测结果的影响  29-32
    3.2.2 探头尺寸对检测结果的影响  32-36
    3.2.3 耦合剂对检测的影响  36-37
  3.3 超声涡流同步检测探头结构设计  37-48
    3.3.1 超声探头结构  37-39
    3.3.2 涡流探头结构  39-42
    3.3.3 超声涡流复合探头结构设计  42-48
  3.4 复合式检测系统检测参数设置  48-57
    3.4.1 超声与涡流检测系统参数设置  48-54
    3.4.2 复合式检测协调分析  54-57
  3.5 本章小结  57-59
第四章 D-S证据理论数据融合算法在复合检测中的应用  59-79
  4.1 引言  59
  4.2 D-S证据理论的理论基础  59-61
    4.2.1 基本信任分配函数  59-60
    4.2.2 信任函数与似然函数  60
    4.2.3 Dempster合成法则  60-61
  4.3 检测重合区缺陷信号特征  61-71
    4.3.1 超声检测缺陷信号的特征及提取  61-66
    4.3.2 涡流检测缺陷信号特征分析及提取  66-71
  4.4 检测重合区域缺陷识别  71-78
    4.4.1 D-S证据理论重合区域应用  71-75
    4.4.2 被测试件整体性能评估  75-78
  4.5 本章小结  78-79
第五章超声涡流复合式检测实验研究  79-89
  5.1 引言  79
  5.2 实验目的  79
  5.3 实验平台  79-82
  5.4 实验数据采集与处理  82-87
    5.4.1 超声独立检测区域  82
    5.4.2 涡流独立检测区域  82-83
    5.4.3 复合检测区域数据融合处理  83-87
  5.5 本章小结  87-89
结论  89-91
参考文献  91-95
攻读硕士学位期间取得的研究成果  95-96
致谢  96

基于超声和涡流的复合式无损检测技术

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