基于阵列探头的铝板缺陷超声检测仿真及其定位研究-精密仪器及机械专业论文.docxVIP

学院 | 机电工程学院 | 专、!以 |精密仪器及机械| 学号 20120308010102 论文题目| 基于阵列探头的铝板缺陷超声检测仿真及其定位研究 本人郑重声明:所 呈交 的学位论文是我个人在 导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方 外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华 东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料 。与我一 同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢 二泣晶 忌、。 本人签名 }， 日期 [17、bl(2， 本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即:学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定，本论文无必威体育官网网址内容。 本人签名 9\ 忖 导师签名 摘要 摘要 I I 基于阵列探头的铝板缺陷超声检测仿真及其定位研究 摘要 在制造、成形和服役过程中，铝板内部将不可避免地产生各类损伤缺陷，致使其力 学性能劣化，甚至导致严重的灾难性事故。目前，随着铝板在机械零部件制造、航空航 天和造船等工业领域的广泛应用，铝材作为现代经济和高新技术发展的支柱性原材料， 其质量检测尤为重要。因此，有必要对铝材零件的缺陷进行无损检测。近几年发展起来 的无损检测技术是产品质量控制中的重要手段之一。 研究基于超声波检测技术，设计了单发多收超声阵列探头阵列模型，并结合主成分 分析（PCA，principal component analysis）和概率神经网络（PNN，probabilistic neural network），实现了铝板不同深度区域的 21 类缺陷的定位。研究首先采用有限元仿真软 件对每一缺陷分别进行了建模和仿真实验；其次，分别对 6 个接收探头阵列单元所接收 的所有缺陷的时域波形信息进行分析和处理，得到初始时域信息，并通过傅里叶变换， 获得缺陷的初始幅频信息；再次，利用主成分分析法（PCA，principal component analysis） 对初始幅频信息进行降维，提取各缺陷类的特征向量；最后，基于概率神经网络和支持 向量机进行缺陷位置识别，并进行了对比分析。此外，研究并分析了接收探头阵列单元 的个数以及相同接收探头阵列单元而不同的单元分布时，对各缺陷区域的定位正确率的 影响。 研究结果表明，运用概率神经网络对距离激励源分别为 120mm、160mm、200mm 的三大缺陷区域所包含的缺陷进行了位置识别，各缺陷区域的平均识别正确率分别为 100%、100%、82.14%。采用支持向量机的各缺陷区域的识别正确率分别为 92.86%、 89.29%、75%。研究结果验证了以各接收探头阵列单元所提取的特征向量为单位，结合 主成分分析和概率神经网络对不同距离缺陷区域所包含的缺陷进行位置识别的效果，并 分析了接收探头阵列单元的个数以及相同接收探头阵列单元个数在不同分布情况下，对 不同深度缺陷区域所包含的各缺陷子区域正确识别率的影响。 关键词：超声检测；缺陷定位；主成分分析；概率神经网络；支持向量机 Ab Abstract II II THE SIMULATION AND THE ORIENTATION OF ULTRASONIC DETECTION FLAW OF THE ALUMINUM PLATE BASED ON ARRAY PROBE ABSTRACT In the process of manufacture, forming and service, the internal defects of Aluminum plate will inevitably produce all kinds of damage, causative its mechanical performance degradation, even result in serious catastrophic accidents. At present, as the Aluminum is widely used in the field of the mechanical parts manufacturing, aerospace and shipbuilding industries, Aluminum as the backbone of raw materials for the development of modern economy and high technology, its importance quality is outstanding. Therefo