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《浙江大学》 2006年
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基于信号处理碳纤维复合材料孔隙率无损检测方法研究

华志恒  
【摘要】:碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用十分广泛,为了保证使用的安全性,必须对材料内部孔隙的含量有清楚的了解。本文围绕碳纤维复合材料孔隙率的定量超声无损检测技术展开,研究了碳纤维复合材料内孔隙在不同孔隙率下孔隙的形态及其统计特征。探讨了信号处理技术如快速傅立叶变换、小波变换及提升框架技术等在孔隙率定量检测中的应用,完成了便携式孔隙率超声检测系统的研制。 本文首先介绍了碳纤维复合材料在各种行业的广泛应用及其应用的前景,分析了碳纤维复合材料内缺陷的种类、孔隙率检测的重要性以及孔隙率的检测现状。总结了几种常用的信号处理技术及其在超声检测中的应用,并表明了碳纤维复合材料孔隙率超声无损检测的意义。 第二章研究了时域超声检测原理并分析了影响超声衰减的因素,在此基础上推导出时域的检测模型并给出了检测的实例。引入了频率域内的检测方法,分析了不同孔隙率下超声衰减与频率的关系、频谱形状的改变以及超声衰减系数与孔隙率的关系。推导了超声波相速度的计算公式,分析了不同孔隙率下的相速度,比较了相位展开法和K-K关系式求得的相速度并分析了相速度的变化与孔隙率之间的关系。 第三章对碳纤维复合材料内的孔隙进行了微观形态的研究,利用金相显微镜对经过特殊处理的碳纤维复合材料试块表面进行观察,对孔隙的微观形态特征进行了统计和分析。介绍了便携式碳纤维复合材料孔隙率检测系统的整体设计、软件系统各个模块的设计以及硬件系统各个模块的设计,并给出了一个实际检测的实例。 第四章首先介绍了小波分析的基本理论以及小波去噪理论,然后分析了三种小波基(coif系列、sym系列和db系列)在不同的消失矩下对碳纤维复合材料的超声信号进行去噪的信噪比和均方根误差,并研究了用不同的阈值方法对碳纤维复合材料的超声信号进行去噪的信噪比和均方根误差,得出了最适合于碳纤维复合材料超声信号去噪的小波基和阈值方法。 第五章研究了利用提升框架构造小波的三个步骤,分析了Laurent多项式、Euclidean算法和传统小波用提升框架分解的步骤,并给出了用提升算法的三个基本步骤来实现几种传统的小波变换的实例。 第六章对提升算法的三个基本步骤(信号拆分、预测步和更新步)进行了进一步的分析,给出几种常用提升算法的计算公式。分析了用提升算法对超声信号进行去噪的步骤,并研究了五种不同的提升框架类型对超声信号进行去噪处理的信噪比和均方根误差,研究了采用不同的阈值方法进行去噪的信噪比和均方根误差,最终得出最适合于碳纤维复合材料超声信号去噪的提升框架类型和阈值方法。 最后对全文的工作进行了总结,并对将来进一步的工作作出展望。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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1 刘守山;超声数字信号处理系统可重构架构的研究[D];浙江大学;2007年
2 李凌;碳纤维复合材料数字化超声检测系统关键技术研究[D];浙江大学;2007年
【参考文献】
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【共引文献】
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8 付喜华;洪明;刘连海;;舰船加筋结构声辐射数值模拟方法研究[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
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10 喻径舟;李双田;;旋转扬声器的数字实现[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
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1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
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4 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
7 魏浩征;高压直流输电系统可听噪声预测系统的研究[D];合肥工业大学;2010年
8 李国能;燃烧诱发热声不稳定特性及控制研究[D];浙江大学;2009年
9 宋国明;基于提升小波及SVM优化的模拟电路智能故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2010年
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2 姜丽红;功率超声对流动A356熔体半固态组织的影响研究[D];南昌航空大学;2010年
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9 吕诚业;羊皮革的吸水性能研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
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10 杨辰龙;大型航空复杂形状复合构件自动化超声无损检测研究[D];浙江大学;2005年
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1 吴乘波;环形电子束焊缝超声自动检测系统研制[D];浙江大学;2005年
2 宋立军;复合材料孔隙率检测方法及其实现技术的研究[D];浙江大学;2005年
3 朱凯科;FPGA动态可重构设计方法研究[D];浙江大学;2006年
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【二级引证文献】
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4 记者 刘晓星;光离子化检测技术实现国产化[N];中国环境报;2008年
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1 华志恒;基于信号处理碳纤维复合材料孔隙率无损检测方法研究[D];浙江大学;2006年
2 李凌;碳纤维复合材料数字化超声检测系统关键技术研究[D];浙江大学;2007年
3 刘继忠;CFRP孔隙率超声无损检测研究与系统实现[D];浙江大学;2005年
4 周鹏;碳纤维复合材料工件切削表面粗糙度测量与评定方法研究[D];大连理工大学;2011年
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6 洪轲;功能梯度材料中激光超声波频域特性的研究[D];南京理工大学;2012年
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8 吴梅;小波理论在导弹故障诊断中的应用研究[D];西北工业大学;2003年
9 谢永杰;激光场相速度分布与激光加速电子的研究[D];复旦大学;2004年
10 陈钊;真空激光加速电子的特性研究[D];复旦大学;2006年
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1 邓燕燕;碳纤维复合材料孔隙率的超声评价方法研究[D];南昌航空大学;2011年
2 刘玲腾;便携式智能化液压压力分析仪的研制[D];西安科技学院;2002年
3 项德明;便携式智能流速仪的研制[D];重庆大学;2003年
4 李书维;便携式转辙机测试仪的设计[D];西北工业大学;2004年
5 刘兵;便携式比色计的研制及其应用[D];吉林大学;2004年
6 王海波;基于S3C44BOX的便携式列车管压力测试仪研究[D];西南交通大学;2005年
7 李志华;基于PC/104的高精度、便携式建材放射性检测仪[D];华中科技大学;2004年
8 张志;便携式振动测试系统的研究[D];华北电力大学(北京);2005年
9 李健;便携式数字化超声波检测仪器的研究[D];西安科技大学;2005年
10 王小江;便携式数控冰刀研磨机的研制[D];华中科技大学;2005年
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