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混凝土结构内部异常超声成像技术研究

李秋锋  
【摘要】: 超声检测方法具有穿透能力强,检测设备简单,操作方便,检测成本低廉等优点,在工程上已经得到广泛应用,尤其在混凝土大坝、桥梁、道路和房屋等大体积混凝土质量检测中应用更广。 超声成像技术在现代工业无损检测中具有重要地位,已成为定量检测的重要手段。本文旨在进行混凝土结构内部异常的超声成像技术研究,致力于提高这项技术的成像分辨率,使其更加可靠、实用。在分析超声成像理论的基础上,应用合成孔径技术(SAFT)的一般原理,从多个方面进行了混凝土结构超声成像技术的研究,总结出了一些能够有效提高成像分辨率的方法,文中主要研究工作内容有以下几个方面: (1)对本文的研究背景和研究方向进行概述,通过比较各种成像方法,确定了本文的研究方向; (2)根据合成孔径聚焦技术思想编写了SAFT成像算法,为了解决低频检测信号在聚焦时出现的波包变形问题和减少成像算法的运算量,引入波包分解技术(WDT),对SAFT成像算法进行改进,能够有效的解决上述问题,并采用数值仿真验证了成像算法的使用效果; (3)应用成像算法进行了水浸探测成像实验,通过所建立的超声探测系统对三种超声激励信号的检测效果进行了研究; (4)针对超声传感器的窄带频响特性,提出了一种数字补偿滤波方法。通过建立传感器系统模型求得数字补偿滤波器,对探测信号进行矫正和恢复,可以有效提高图像的时空分辨率; (5)根据探测要求建立了混凝土超声探测系统,并浇铸了几块混凝土试件供实验系统做实际混凝土探测实验;在实验中,提出了一整套对检测信号进行预处理的方案,能够有效抑制和消除实际B扫描探测信号中的各种噪声和一些干扰信号,从而改善信噪比,提高成像分辨率; (6)最后应用上述的各种方法对各混凝土试件进行成像显示,对成像结果逐个进行了分析和解释。通过对成像结果的对比,可以看出改进的SAFT成像算法的实际使用效果最佳,经过使用本文研究的检测数据处理方法后,能够有效提高成像分辨率。


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