浙大精益产学研案例.doc

高校和合作方介绍 浙江大学是中国首批“211工程”、“985工程”、“珠峰计划”、“111计划”实施高校，也是C9联盟、世界大学联盟、环太平洋大学联盟的成员“浙大精益”）是一家以机械、电气、计算机、自动控制等技术为基础，集科学研究、产品开发、工程设计、技术咨询和贸易为一体的国家高新技术企业，并于2012年获得市“十佳”高新技术企业。现有员工200余人，其中具有大专以上学历的160余人，占职工总数的80％；科研技术人员有150余人，占职工总数的75%，直接从事研发的人员140余人；高级职称15人，中级职称42人。 浙大精益主要研发和生产无损检测仪器、传感器、军工设备、冶金智能装备、标识涂料、防腐涂料和擦炮液等。公司具备雄厚的技术实力和丰富的实践经验，产品的研发设计处于国内领先水平，相继承接并出色研制了许多大型企业生产设备，逐渐确立了在行业中的龙头地位。在国内具有较高的市场占有率，并出口到美国、欧洲、中东及南亚等地区。 合作项目名称、特点 近期浙大精益和浙江大学现代制造工程研究院合作开发超声信号发射、接收及处理一体化模块，该模块作为在线超声无损检测技术核心部件，可配备成各种无损检测设备，广泛应用于交通、管道、冶金、电子电路等行业，公司将该模块主要应用于钢管无损检测设备中。浙大精益与浙江大学现代制造工程研究院基于已有的技术贮备，根据圆柱类部件和材料质量自动化在线检测的特点，研发基于的关键技术，世界先进水平和自主知识产权的高性能实现对圆柱类产品质量的有效监控，非规则散射体与任意旋转检测声场作用机理及定量描述 超声信号发射、接收及处理一体化模块实质上就是实现对缺陷与检测声场作用过程的监控及作用结果的表征，在追求作用过程声束完备覆盖和对不同缺陷敏感表征的基础上，作用结果信息完整携带。因此，缺陷散射体与检测声场的作用机理，实现对不同入射声场作用下各类缺陷散射体散射场的计算。 传统散射场计算理论是建立在对缺陷散射体网格划分的基础上发展而成，即首先根据缺陷散射体的类型及入射声场的特性将缺陷划分成相应的网格，然后利用基尔霍夫近似及有限元、边界元等方法实现散射场分布的计算，当缺陷散射体的类型及入射声场的特性发生变化时，网格划分和计算必须重新进行，并且对于非规则缺陷散射体，网格的最优划分会变得非常复杂和困难。由于本项目采用旋转声场的检测方式，入射声场与缺陷散射体之间作相对运动，对于缺陷散射体而言，入射声场的特性随着运动在不断地发生变化。在这种情况下，如果采用传统方法，势必需要根据入射声场特性的变化不断重复散射计算模型设定、网格划分和初边条件确定等步骤，带来运算量大和计算过程复杂的问题，加之实际应用中缺陷类型多种多样，传统方法的计算效率将更加难以满足本项目的应用需求。因此，针对本项目研究的特点，发展一种高计算效率的旋转散射声场计算理论，成为了本部分研究所追求的目标之一。另外，在以求解弹性波传播控制方程为目标的散射声场分析方法中，缺陷散射过程被视作是将入射检测声场映射为散射声场的算子，在声学上该过程可等效为一种具有高维自由度的分布参数系统，由于本项目引入了旋转声场，将会进一步增加该分布参数系统的自由度。从检测技术全局角度考察，这种高维的分布参数系统势必会大幅降低整体技术后续过程，包括旋转检测声场优化、反射回波信号分析以及缺陷特性定量反演等的效率。因此，必须对其进行降维处理，在给定优化目标的条件下，利用有限维自由度系统逼近原始散射模型。旋转检测声场下超声反射回波综合定量模型及检测可靠性影响因素分析 通过上述研究，可以实现旋转入射声场作用下缺陷背散射信号的计算，明确背散射信号与缺陷特点、声场和传播介质特性之间的定量关系。但是，作为本项目超声信号发射、接收及处理一体化模块应用的基础数据----超声反射回波信号，是在背散射信号经过较多的传播和传输环节，即在待检对象母体材料和耦合介质内以机械波的形式传播后，经超声换能器转换为电信号，并由导线、耦合电容、调理和A/D转换模块等一系列链路作用后而形成。可见，超声反射回波信号除同缺陷背散射特性有关外，在形成过程中还受到众多因素的影响。实际上，旋转检测声场在带来优势的同时，也引入了一些特有的不利因素，因为缺陷和超声换能器之间作相对运动时，或多或少地存在缺陷和超声换能器之间径向串动带来多普勒效应以及换能器阵列旋转扰动带来水耦合介质湍流效应，会对检测信号频谱特性和声波传播特性造成影响；同时，以往常用旋转平板电容作为驱动和回波信号的非接触耦合器件，在旋转过程中存在极板间相对振动，带来极距和极板作用面积的波动，造成电容值的变化进而影响电气传播特性。因此，浙江大学现代制造研究所杨克己教授团队在深入了解超声信号发射、接收及处理一体化模块中所存在共性影响因素的基础上，就旋转声场检测方式带来的个性化不利因素展开理论和实验研究，建立各种影响