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《南昌航空大学》 2010年
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异形航空构件的专用超声换能器研制及检测应用

张倩  
【摘要】:由于超声波穿透能力强、集束性好、信息携带量大、易于实现快速准确的在线无损检测和无损诊断,因而在工业、农业、国防、生物医药和科学研究等方面得到广泛的应用。超声换能器是超声波发射和回波接收器件,作为整个检测系统的重要组成部分,在超声检测过程中,如何选择和使用换能器一直是值得研究的主要内容,尤其是针对特殊形状和材料的专用探头研制是研究的一个重点。本课题针对航空中使用的异形构件超声检测中存在的问题,研究了此类构件检测用专用探头的晶片选择、外形设计、阻抗匹配等问题,并使用特征扫描成像检测方法对此类异形构件进行了检测,利用超声回波所提供的有关缺陷和材料的有用信息,以波形特征和缺陷特征为特征量进行信号提取和重构,并给出了缺陷图像。 论文主要内容如下: 针对几类异形航空结构件,分析了结构特点和声传播原理,设计出合适的换能器类型;研究了几种改善换能器波形的方法,主要采用加背衬块调节晶片波形,并研究了针对不同类型晶片后背衬的配制比例,找到合适的波形对应的声背衬配制比例,进一步通过加匹配电感,得到理想的振动波形;研究了制作专用换能器的工艺和方法,进行性能测试;选择恰当的换能器和超声检测方法对异形结构件进行检测并分析。 本课题实现了:1、研究了不同压电材料晶片所适用的声背衬材料配制方法,有效改善了超声波波形;2、研制了异形结构件检测用专用超声换能器,解决了异形构件如孔类工件的检测;3、对多种复合材料构件和异形不锈钢管采用特征扫描检测,用图像形式直观反映进行缺陷定位和定量。
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