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金属板厚度电磁超声检测与数据处理技术研究

作　者: 李桂颖
导　师: 高松巍
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 电磁超声金属板厚度有限元分析小波去噪
分类号: TG115.28
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电磁超声技术以其非接触、可以产生各种波形、能够在恶劣环境中工作、能对移动物体进行准确检测等优点成为工业生产中重要的检测手段之一。厚度的测量是检测物体的重要指标之一,尤其在金属板材检测方面,知晓板材的精确壁厚对于保障其质量与安全至关重要。本文从理论及实验两方面研究了电磁超声波金属板厚度测量问题,并对电磁超声采集信号进行软件上的处理。理论方面,本文通过研究电磁超声检测的基本原理,选取横波作为测厚的波的类型,确定了产生横波的测厚换能器结构形式。利用ANSYS有限元分析软件对确定形式的金属板测厚换能器进行了仿真分析。对于非铁磁性材料,仿真采用电磁结构耦合分析方法,分别得出了试件所受洛伦兹力及试件上的质点位移。通过分析多个质点位移值得出超声波在被测试件中主要传播角度。针对参数改变对超声波传播的影响问题,分析了在改变频率、线圈间距、线圈提离距等情况下金属板质点位移的变化。对于铁磁性材料,介绍了压磁—压电比拟法。实验方面,利用电磁超声检测平台对铝板进行了实际测量,测量结果证实了理论分析内容。针对电磁超声采集信号具有信号微弱、噪声大、干扰强、信噪比高的缺点,本文采用软件的方法对电磁超声采集信号进行了滤波去噪。比较了不同处理算法的原理及特点,选择了平均算法及小波去噪算法。结果表明,处理后信号质量明显提高。搭建了电磁超声测厚系统实验平台,并对板材进行了测厚实验。实验平台实现了对金属板的厚度测量。实验结果有效验证了理论及仿真分析正确性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题的提出及意义  9-10
  1.2 电磁超声技术的发展现状  10-12
    1.2.1 电磁超声技术的国外发展状况  10-11
    1.2.2 电磁超声技术的国内发展状况  11-12
  1.3 电磁超声技术的特点  12-13
  1.4 电磁超声技术的应用  13-14
  1.5 论文的主要工作及章节安排  14-16
    1.5.1 论文的主要工作  14-15
    1.5.2 章节安排  15-16
第二章电磁超声检测基本理论  16-26
  2.1 电磁超声换能器结构  16-18
  2.2 电磁超声激发原理  18-25
    2.2.1 电磁超声波在电磁场中的传播  18-19
    2.2.2 电磁超声波在机械力场中的传播  19-21
    2.2.3 电磁超声波在声场中的传播  21-25
    2.2.4 EMAT 的边界条件  25
  2.3 本章小结  25-26
第三章电磁超声测厚换能器原理及仿真分析  26-47
  3.1 测厚原理  26-27
  3.2 测厚换能器建模及仿真分析  27-38
    3.2.1 建立有限元模型  27-30
    3.2.2 加载与求解  30-31
    3.2.3 结果查看与结果分析  31-38
  3.3 频率改变对试件位移的影响  38-40
  3.4 线圈间距改变对试件位移的影响  40-41
  3.5 线圈提离改变对试件位移的影响  41-42
  3.6 线圈激励脉冲电流个数改变对试件位移的影响  42-43
  3.7 磁铁尺寸改变对试件位移的影响  43-44
  3.8 磁致伸缩仿真方法  44-46
  3.9 本章小结  46-47
第四章回波信号处理  47-55
  4.1 平均算法  47
  4.2 相关算法  47-49
  4.3 数字滤波器设计  49-50
  4.4 小波消噪法  50-52
  4.5 算法比较  52-54
  4.6 本章小结  54-55
第五章实验与结果分析  55-60
  5.1 实验平台  56-58
  5.2 实验结果  58-59
  5.3 本章小结  59-60
第六章结论  60-61
参考文献  61-64
在学研究成果  64-65
附录A 仿真程序  65-75
致谢  75

金属板厚度电磁超声检测与数据处理技术研究

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