文档介绍：内菠古人学硕」学位论文
基于小波分析和模糊模式识别的薄板粘接质量超声检测研究
摘要
薄板复合材料以其优越的性能而广泛应用于航空航天领域,在使用过程中
由于粘接界面脱粘而造成的灾难性事故时有发生,因此巫需对界面粘接质量进
行准确的定量检测,以保证产品质量和使用安全。超声脉冲回波法以缺陷定位
准确、适用范围广、操作方便等优点广泛应用于无损检测。
超声检测回波信号携带有界面粘接质量的信息,如何提取和利用是实现粘
接质量定量识别的关键。一般的信号处理方法仅从时域或频域的角度进行分析,
因此难以全面或正确地提取有用信息。本文在建立超声检测回波数学模型的基
础上使用小波变换对超声检测回波信号进行处理,将回波信号利用小波进
行多尺度分解,然后重构各尺度下的概貌和细节信号,综合利用信号的时频特
征,提取出能量、幅度等特征值。在小波分析的基础上,确定了回波信号的特
征,然后根据识别对象的特殊性,设计了模糊模式识别算法,采用择近原则来
对薄板粘接质量做出定量识别,实验表明该算法是准确有效的。通过小波变换
和模糊模式识别的综合使用,最终建立了一套用于复合薄板粘接质量定量检测
识别的完整方法,为专用数字化超声检测仪的设计和实现奠定了基础。
关键词超声检测,回波模型,小波分析,模糊模式识别
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内蒙古人学硕学位论文
引言
研究背景
粘接结构具有连接件重量轻、外形光滑、结构整体应力分布均匀等优点,在航天、航空
和其它工业领域发挥着越来越重要的作用。目前,实际中使用的粘接结构材料包括金属一非
金属、金属一金属、非金属一非金属等几大类,如飞机上的蒙皮一衬层一蜂窝各界面、固体
火箭发动机机壳体一绝热层一包覆层一药杜各界面以及各种复合材料制造的部件等。然而,
由于粘接质量不高而引发的严重事故在实际使用过程中时有发生,所以粘接结构的安全和质
量成为人们关注的焦点问题,粘接质量的检测与评价己经成为无损检测的一个非常重要的研
究领域。与一般材料的缺陷检测不同,粘接质量的检测主要关注材料介质的界面部分,因而
检测的难度较大。
在无损检测中,超声检测以穿透力强、灵敏度高、对人体无害、轻便和技术成熟等优点
而得到了广泛的应用。所谓超声检测技术,就是利用超声波在介质中的传播特性声速、衰
减、反射、声阻抗等来实现对非声学量密度、浓度、硬度、温度、流速、流量、液位、
厚度、缺陷等的测定。常规的超声检测方法有穿透法、谐振技术和脉冲回波技术等,而脉
冲回波技术是所有超声技术中通用性最好的方法。利用脉冲回波技术检测复合材料枯接质量
的原理是把超声波短脉冲送入被测物体,如果所测区域粘接良好,则该处声匹配好,几乎没
有入射波从粘接界面返回如果所测区域有脱粘情况,则会增强入射波反射,而且反射强度
随着脱粘比例的增大而增加。所以当回波自物体的非连续性结构缺陷或边界返回时,可以
根据回波信号的信息来判断粘接质量。
国内外研究现状
世纪年代以来,如何有效解决粘接结构的无损检测一直是国内外研究的热点问题。
早期的粘接结构无损检测的对象主要是枯接连接层有空隙的脱粘缺陷,方法主要有金属粘接
结构的敲击法、阻抗法、声振法、热波法和激光全息干涉法以及近年来发展迅速的超声检测
技术。普遍认为,对于那些缺陷的存在对结构刚度变化不明显的粘接结构,如存在紧贴性缺
陷的钢一橡胶粘接结构等,超声检测是一种行之有效的方法。等提出采用波解决
粘接结构的无损检测方法等研究采用高频超声波解决粘接结构连接界面的无损检
测,取得了比波更好的效果等于年采用超声一声发射技术进行粘接结构的
内蒙古大学硕卜学位论文
无损检测,主要是基于应力波在粘接结构中的传播特性,利用超声一声发射和模式识别技术
进行粘接强度检测,认为采用这种技术有可能区分粘接良好区和弱粘接区年。。
等采用超声脉冲回波法,通过计算机建模分析检测出粘接不良区同年等采用超声
反射法测量声波在粘接界面的反射系数来检测弱粘接等缺陷和等在世
纪年代均开展了超声检测技术研究。
在国内,北京航空航天大学的吕国松等以板泄漏波技术为基础研制了一套固体火箭发动
机包覆粘接状态的诊断设备,并应用改进的贝叶斯识别方法对火箭发动机内壁壳体、包覆层
界面粘接状态进行判别分类,该设备可对粘接和脱粘两种状态作出准确判断中科院声学研
究所的张建生等利用小波变换提取特征参数的方法对多层