超声阵列障碍探测技术及其在无人车辆中的应用

设计了适合安装在汽车前保险杆的超声障碍检测系统.提出了一种新颖的混合型超声波换能器阵列、基于换能器阵列合成孔径和超声波脉冲编码的障碍检测算法,以区分回波信号是否含有危险信息.理论计算与实验结果表明,该系统可检测到直径15mm的平板目标,其有效测量距离为0.2～25m,并可实现多目标定位.     

基于多元高斯声束模型的圆柱体三维声场仿真

结合圆柱体工件内部缺陷超声检测的实际情况,采用多元高斯声束模型仿真了检测时超声波的三维声场分布。针对水浸式超声检测原理,将超声传播的过程分解成探头发射、液体耦合介质中的传播、液固界面处的传播和固体工件中的传播等4个阶段,建立了传播过程中的声场模型并得出仿真结果.分析了三维坐标体系中不同方向的声场变化情况,结果表明采用多元高斯声束模型模拟三维声场的有效性和准确性,研究的结果对于实际圆柱体工件的内部缺陷检测提供理论依据。     

基于时间反转声学理论的超声相控阵超分辨率成像方法

在超声相控阵检测领域,常规成像方法遵守瑞利准则,其成像分辨率受到波长限制。研究时间反转多信号分类(Time Reversal-MUltiple SIgnal Classification, TR-MUSIC)方法,在保持超声波工作频率不变且不影响系统探测深度的前提下,可提高成像分辨率,实现超分辨率成像。通过全矩阵采集方法获取被测对象的超声阵列数据;利用平面B扫描和TR-MUSIC方法处理数据,得到二维和三维超声图像;依据图像特征评估被测对象内部状况。实验选取加工不锈钢试块作为被测对象,搭建超声相控阵检测系统,在试块内部加工6个直径为1 mm、可视为点散射体的相邻贯通孔作为缺陷。实验表明,TR-MUSIC方法能够区分并定位这6个相邻点散射体,而平面B扫描方法则不能。因此,基于时间反转声学理论的TR-MUSIC方法可以提高成像分辨率,改善超声图像质量。     

某两栖装甲装备液压系统非介入式原位检测方法

为解决传统的介入式测量方法拆装困难、影响系统的动态特性、无法适应武器装备现场快速抢修需要的问题,根据液压系统的特点,针对表征系统状态的主要参量——流量、泄漏量和污染度,提出了非介入式原位检测方法,实现了对装甲装备实时检测的目的,有助于故障的快速定位和排除。并以某两柄装甲装备为例,说明了非介入式原位检测技术的可行性和实用性。     

低速冲击下玻璃钢/钢复合结构损伤特性实验研究

考虑基体材料的不同增韧特性,针对两种不同的玻纤织物增强复合材料/钢复合结构进行低速冲击实验,采用超声波探伤仪对玻璃钢损伤区域进行了探测.结果表明,采用增韧基体的玻璃钢/钢复合结构在低速冲击下玻璃钢层的抗冲击能力更强,相同能量冲击下的损伤面积更小;损伤面积近似呈正方形分布,正方形对角线与纤维方向一致.     

基于磁致伸缩式超声导波测温技术基础研究

温度是科学研究中最普遍的物理量,也是生产精密仪器的重要参数,然而国内对于高温环境除热电偶测温传感器外尚无可靠的原位测试方法。依据超声导波测温的原理,设计出一套基于磁致伸缩效应的超声导波测温装置,测试了该装置在常温以及常温(12℃)~600℃的运行情况。实验表明,该装置可以在高温环境下稳定运行,并且得到常温(12℃)~600℃范围内的起始声波和端面回波之间时间间隔△t与介质温度之间的对应关系,为2 000℃以上的高温测量奠定了基础。     

基于圆柱体缺陷构件的超声探伤重构研究

圆柱体构件中非轴对称人造缺陷偏心圆孔的超声探伤一直是无损检测的难点。基于脉冲反射原理设计超声实验平台,根据检测回波信号判定偏心圆孔缺陷所呈现的特征。在实验研究基础上,针对声场在圆柱体工件内部的传播情况,根据惠更斯原理以圆柱体为发射声源,基于k-wave仿真工具箱建立仿真平台,并利用声学传感器接收声波信号,设计的仿真平台能够实现360°同时刻采集工件的发射信号,同时利用传播过程中声压强弱的变化构建声场模型。根据采集的信号采用逆时反演重构模型,直观可视化地重构了内部缺陷的位置形状信息。     

基于零点匹配的弹体构件超声检测方法

针对弹体坯料构件检测效率较低的问题,提出了一种基于零点匹配的超声检测原理。零点匹配原理是基于被检构件在做周期性的匀速旋转过程中自身曲率变化的规律提出的,表现为探头与构件下表面的距离变化。利用小波分析的方法对含有噪声的周期距离信号进行降噪处理,并采用求不同检测截面间周期信号的互相关函数的方法,对各截面零点进行一致性判断,根据判断结果进行零点匹配。该方法有效缩短了零点传感器进行零点判断过程所需的等待时间,有效提高了构件检测的效率。     

基于相关算法超声流量计的研究

为解决开采原油的精确在线计量问题,在对超声波相关流量计原理分析的基础上,重点研究了超声波相关流量算法。采用循环相关算法,有效克服了有限长离散数据线性相关算法所出现的计算失效问题,并以DSP芯片为核心,实现了超声波相关流量测量系统的设计,完成了信息不丢失测量以及对困难流体流量的非接触在线计量。实验方案经油田现场测试,计量误差可以控制在2%以内。     

水平导向钻随钻地下管线探测预警系统研究

水平导向钻是当前进行非开挖市政建设施工的主流设备,为确保其施工安全,通常采用工作于地面的地下管线探测设备来掌握施工路线附近现有管线的分布状况。但由于探测原理的限制,一直存在探测盲区。本文提出一种新的解决方案,通过引进超声探测技术,将探测系统小型化并置于钻头上,形成随钻地下管线探测预警系统,实现随钻随测,当施工路线附近存在障碍管线时,向钻机操作人员实时告警。试验证明,本文提出的方案是可行有效的。