基于一种新型超声检测信号产生方法的缺陷定量检测研究

超声定量检测是材料与机械行业安全评定和寿命预测中急需解决的重要问题，同时又是超声检测学科发展前沿问题之一。在传统的检测方法下，近二三十年来进展缓慢。.本项目申请，试图改变现有的方法和技术，将缺陷的散射和逆散射特性相结合，研究缺陷类别和大小的响应特性；用我们新近建立的可产生"任意"检测信号的新型超声检测方法和系统（专利200710178019.5），对横穿孔、平底孔、裂纹和多层粘接结构的缺陷，优化选取与缺陷响应相匹配或相关性强的检测信号；再通过信号处理方法和技术实现上述几种典型类别缺陷的定量检测，形成一种可用于实际的超声定量检测的新方法、新技术。

超声定量检测是材料与机械行业安全评定和寿命预测中急需解决的重要问题，同时又是超声检测学科发展前沿问题之一。在传统的检测方法下，近二三十年来进展缓慢。本项目申请试图改变现有的方法和技术，将缺陷的散射和逆散射特性相结合，研究缺陷类别和大小的响应特性；在课题组已有的可产生“任意”检测信号的新型超声检测方法（专利200710178019.5）和宽带换能器工艺的基础上，通过理论研究和实验验证，实现宏观缺陷的定性定量检测。. 围绕横穿孔、平底孔、裂纹和多层结构中的界面脱粘等典型缺陷、并结合实验室对这些典型缺陷已有的理论计算、光弹观测、以及信号处理等研究结果，展开研究。 . 使用二维有限元方法，仿真分析换能器激励优化设计的效果，对比缺陷散射声场、检测回波、缺陷特征参量的改变；并结合非均匀网格设计，给出了小于波长缺陷的数值计算与定性定量分析。 . 本研究充分利用了声波与目标缺陷/结构之间的相互作用，目标特征在系统响应中得以强化，检测分辨率和灵敏度遂得以提高。在大功率前置放大器、宽带复合材料换能器等组成的实验平台上，使用最小均方误差自适应解卷积方法提取目标缺陷的系统响应，进而设计该目标缺陷的最佳激励匹配激励信号。根据检测准则，当且仅当使用该激励信号检测目标缺陷时，检测过程满足目标缺陷传递函数的自相关过程，即获得最大信噪比。. 本项研究：对于材料宏观缺陷，给出了平底孔、横穿孔和裂纹缺陷的类别识别，并对平底孔和横穿孔给出直径在0.5mm-10mm的定量评价；对于粘接检测，能给出高衰减大厚工件下粘接薄层的界面粘接状态评价。有利于补充和完善目前材料的安全质量评价与检测中的声学手段和技术。. 它有利于补充和完善目前材料的安全质量评价与检测中的声学手段和技术；也将有益于材料的组织与特性定征的研究及材料的微损伤、疲劳损伤和退化老化等程度的评价。