【摘要】：鋼管的應(yīng)用廣泛,對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)具有十分重要的意義。在工程應(yīng)用中,鋼管的粗糙表面產(chǎn)生的相干噪聲,會(huì)導(dǎo)致誤判;鋼管振動(dòng)引起的超聲探頭偏心,會(huì)導(dǎo)致測(cè)厚誤差增大;近表面的檢測(cè)盲區(qū),會(huì)產(chǎn)生漏檢。為此,本文從聲學(xué)信號(hào)的后處理出發(fā),系統(tǒng)深入研究了鋼管水浸超聲檢測(cè)信號(hào)的降噪、飛行時(shí)間的高精度計(jì)算、近表面分層信號(hào)提取方法。首先提出了基于復(fù)解析信號(hào)奇異值分解的空間域相關(guān)濾波的相干噪聲抑制方法。該方法基于相干噪聲與目標(biāo)信號(hào)在空間域上特征分量間的差異進(jìn)行噪聲抑制,是對(duì)實(shí)數(shù)域相空間重構(gòu)的奇異值分解算法的改進(jìn)。針對(duì)已有算法的有效奇異值的范圍難以確定的問(wèn)題,提出了復(fù)解析信號(hào)進(jìn)行相空間重構(gòu)的方法,其有效奇異值數(shù)目減少,降低了在確定有效奇異值時(shí)的隨機(jī)性,有效識(shí)別強(qiáng)噪聲背景中的目標(biāo)信號(hào)。為了提高動(dòng)態(tài)測(cè)厚的精度和穩(wěn)定性,提出了基于分幀F(xiàn)ourier-小波域解卷積算法,抑制了探頭偏心導(dǎo)致的旁瓣增大。通過(guò)聲學(xué)的反射和折射定律,研究了探頭偏心時(shí)超聲波在水耦合層及鋼管中的聲波路徑、分析了誤差成因。針對(duì)現(xiàn)有的Wiener濾波的局部時(shí)頻分析能力差、受噪聲影響大的不足,提出了超聲A掃信號(hào)的分幀處理方法,并通過(guò)Fourier和小波域兩個(gè)變換域的系數(shù)收縮,抑制了旁瓣,提高了測(cè)厚精度。為了減小近表面盲區(qū),提出了一種基于相位譜的譜外推方法。針對(duì)鋼管界面和分層產(chǎn)生的回波混疊,研究了分層檢測(cè)盲區(qū)與超聲A掃信號(hào)時(shí)域分辨率之間的關(guān)系。針對(duì)現(xiàn)有譜外推方法受噪聲影響大的問(wèn)題,采用中心頻帶內(nèi)的相位譜進(jìn)行AR建模,對(duì)低頻和高頻的頻譜進(jìn)行外推。為了適應(yīng)不同的噪聲水平,采用Kalman濾波方法進(jìn)行自適應(yīng)濾波,有效減小了近表面區(qū)域的盲區(qū)范圍。在鋼管超聲測(cè)厚的工程實(shí)踐中,發(fā)明了一種用于動(dòng)態(tài)測(cè)厚的跟蹤閘門算法,解決了探頭提離變化引起測(cè)厚誤差增大的問(wèn)題。綜合上述多種算法以及相關(guān)工藝要求,開發(fā)了鋼管水浸超聲檢測(cè)軟件,并在多套鋼管檢測(cè)設(shè)備中得到應(yīng)用。
【圖文】：

表面粗糙度產(chǎn)生的相干噪聲抑制及回波定位方法水浸超聲無(wú)損檢測(cè)理論和實(shí)踐的發(fā)展，對(duì)探傷精度的要求不斷提高。超聲檢測(cè)工況的復(fù)雜性使得超聲信號(hào)的信噪比低，增大了提取缺陷信號(hào)造成漏檢或誤判，限制了探傷精度的提升。的表面粗糙度直接影響檢測(cè)信號(hào)的信噪比。如圖 2.1 所示為不同表面粗面粗糙度引起超聲波的散射，散射波在超聲探頭中產(chǎn)生的信號(hào)表現(xiàn)為式，與缺陷反射回波具有一定的相關(guān)性，當(dāng)散射與缺陷回波信號(hào)疊加時(shí)波信號(hào)就變得難以識(shí)別，，甚至被噪聲完全淹沒(méi)。因此，分析研究水浸超回波信號(hào)及其背景噪聲的時(shí)頻特征，并根據(jù)兩者的時(shí)頻特征差異探究相反射回波的分離、識(shí)別方法從而避免缺陷的漏檢，對(duì)提高鋼管水浸超聲靠性具有十分重要的意義。

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文上述分析結(jié)論中，雖然探頭偏心時(shí)鋼管中聲波路徑仍然較高精度地滿足壁厚的兩倍關(guān)系，但返回探頭的聲波減弱，回波波形畸變，不可避免地影響飛行時(shí)間的提取算法，從而影響測(cè)厚精度。3.2.1 有限元仿真分析探頭偏心的影響下面通過(guò) COMSOL 有限元仿真，研究探頭偏心對(duì)聲波路徑和超聲測(cè)厚精度的影響。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP274.53;TG115.285

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本文編號(hào)：2626446