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机车轮辋探伤信号处理与成像技术研究

作　者: 赵阳
导　师: 梅劲松
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 小波分析三次样条插值滤波检波 C# MATLAB 超声波探伤
分类号: U269.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要

机车轮辋探伤信号的数字处理和成像是能否有效提取缺陷回波、是实现轮辋自动化检测的关键环节。本文着重解决探伤信号的滤波处理、检波分析和超声波的A型显示方式成像中的关键技术和难点。工业现场采集到的超声波探伤信号常夹杂着复杂的噪声干扰，如果将此信号直接用于探伤，会使探伤结果出现较大的误差。为了解决噪声问题，本文首先引入了FIR数字滤波器进行降噪，但由于FIR数字滤波器是基于单一的窗函数进行降噪处理，以及噪声信号的非平稳性等原因，FIR数字滤波器不适用于处理轮辋探伤信号。为此，本文引入了小波分析法进行降噪，再基于三次样条插值进行数字检波，并且提取出缺陷波峰值点的位置，最后在上位机软件中实现缺陷定位和超声波的A型显示方式成像。由于上述信号处理等关键技术是MATLAB环境下的功能实现，还不能作为工业控制成像平台，本文构建了C#架构下的控制成像平台，该平台能够自动调用MATLAB封装好的信号处理动态链接库，实现了提取数据、信号处理、信号反馈、缺陷定位和超声波的A型显示方式成像等功能。最后，本文结合机车车轮在线自动探伤装置采集到的信号进行实验验证。实验表明，本文所述检测方法降噪效果明显，检波曲线清晰，缺陷定位精确，系统响应速度快，能够满足工业设计的各项性能指标。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-20
  1.1 引言  14
  1.2 超声波探伤技术及其发展  14-15
  1.3 探伤信号处理的国内外研究现状  15-17
    1.3.1 国外研究现状  16-17
    1.3.2 国内研究现状  17
  1.4 论文的研究背景与意义  17-18
  1.5 论文的主要内容与结构  18-20
    1.5.1 论文总体结构  18-19
    1.5.2 论文主要内容  19-20
第二章探伤原理及 FIR 数字滤波器设计  20-35
  2.1 超声波基本原理  20-24
    2.1.1 超声场及介质的基本物理量  20-21
    2.1.2 超声波传播的基本特性  21-23
    2.1.3 A 型脉冲反射式超声波检测  23-24
  2.2 超声波探伤信号分析  24-27
    2.2.1 影响缺陷识别因素  24-26
    2.2.2 缺陷识别和定位  26-27
  2.3 FIR 数字滤波器设计  27-34
    2.3.1 FIR 数字滤波器原理  28-31
    2.3.2 FIR 数字滤波器实现  31-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章小波分析法的探伤信号处理  35-54
  3.1 超声探伤的数字处理策略  35-36
  3.2 小波分析的基本原理  36-39
    3.2.1 小波变换  36-38
    3.2.2 信号的多分辨率分析  38-39
  3.3 小波去噪  39-50
    3.3.1 去噪性能评价  40-41
    3.3.2 小波基函数的选取  41-45
    3.3.3 分解层次的确定  45-47
    3.3.4 阈值降噪  47-49
    3.3.5 信号重构  49-50
  3.4 数字检波  50-53
    3.4.1 三次样条插值法  50-52
    3.4.2 探伤信号的数字检波  52-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章探伤信号控制成像构建  54-64
  4.1 控制成像平台设计  54-56
    4.1.1 控制成像平台  55
    4.1.2 控制成像平台功能  55-56
  4.2 控制成像构建  56-63
    4.2.1 动态链接库  56-59
    4.2.2 深度测算  59-60
    4.2.3 读取数据  60-61
    4.2.4 数据保存  61-62
    4.2.5 成像效果  62-63
  4.3 本章小结  63-64
第五章车轮探伤信号处理验证  64-72
  5.1 机车车轮在线自动探伤装置  64-68
    5.1.1 换能器阵列  65-66
    5.1.2 信息采集单元  66-67
    5.1.3 分析控制中心  67-68
  5.2 缺陷精度验证  68-71
    5.2.1 探伤分析测试场景  68
    5.2.2 系统测试结果与分析  68-70
    5.2.3 多组数据的验证  70-71
  5.3 本章小结  71-72
第六章总结和展望  72-74
  6.1 论文的主要工作  72-73
  6.2 后续研究工作  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
在学期间的研究成果及发表的学术论文  78

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