摘要: 金属薄板在航空航天、汽车、船舶等制造领域得到了广泛应用。但是，钢板在加工成型过程中，或在后期的产品使用中，不可避免地会产生缺陷。而钢板缺陷会使飞机、汽车、轮船造成事故隐患，特别是航空航天、军舰的尖端研究领域，这种事故隐患是绝对不能... 展开 金属薄板在航空航天、汽车、船舶等制造领域得到了广泛应用。但是，钢板在加工成型过程中，或在后期的产品使用中，不可避免地会产生缺陷。而钢板缺陷会使飞机、汽车、轮船造成事故隐患，特别是航空航天、军舰的尖端研究领域，这种事故隐患是绝对不能不允许的。因此，对钢板缺陷的检测及其技术的发展，有着深远的意义。而超声无损检测技术，由于其具有设备成本低、检测精度高等优势，从而被广泛的应用于钢板缺陷检测中。 目前，在钢板缺陷的检测中，应用最为广泛的技术是超声兰姆波检测技术。由于兰姆波自身的多模态和频散特性，不同的模态往往混叠在一起，而且随机变化，从而造成了信号的复杂性，给缺陷检测造成了困难。又由于目前的超声兰姆波检测技术大都是基于时域波形，或基于功率谱，无法解决兰姆波模态混叠和随机变化造成的问题，因而识别率偏低。 针对当前存在的问题，本文研究了一种基于兰姆波时频图的钢板缺陷超声检测方法，并构建了相应的虚拟仪器检测实验系统。本文选用宽带矩形脉冲激励信号，应用直探头激发超声兰姆波，通过对系统采集的回波信号进行时频分析，提出了一种基于灰度直方图能量占优参数与边界方向直方图形状参数的缺陷类型检测方法；提出了一种利用能量占优区域体积参数识别缺陷大小的方法。经过实验证明，本文提出的特征提取方法，能够有效地识别缺陷类型和缺陷大小,为钢板缺陷检测技术的发展提供了研究依据。本文主要的研究内容包括： （1）进行了文献调研，通过对文献进行综述，找出了目前钢板缺陷检测中存在的问题，并以此问题作为了本文拟解决的主要科学技术问题。 （2）探讨了超声兰姆波的传播特性和检测原理，对兰姆波波动方程进行了求解，明确了激发频率与钢板厚度对传播模态的影响，为后续研究奠定理论基础。 （3）构建了本文的超声检测实验系统。选用合适的激发与接收方式、探头和激励信号，通过外部器件和LabVIEW软件的搭建，实现了对回波信号的采集、分析和处理，为本文的研究提供了实验平台。 （4）对钢板中传播的兰姆波模态进行了时频分析。通过对有无缺陷、缺陷大小及不同缺陷时的兰姆波模态的对比分析，及通过对时域、频域及时频的对比分析，凸显了时频图识别缺陷的优越性，为本文的钢板缺陷特征提取，提供了依据。 （5）研究了缺陷类型和缺陷大小的特征提取方法，通过实验选用灰度直方图能量特征参数和边界方向直方图形状特征参数作为缺陷类型识别的特征向量；选用能量占优区域体积参数作为缺陷大小识别的特征参数。 （6）对特征提取方法的有效性进行实验验证，实验结果证明了本文提出的缺陷类型特征提取方法和缺陷大小特征提取方法的有效性和可行性。 收起