碳纤维增强复合材料的超声检测与成像技术研究

admin · 发表于 2025-1-25 19:38:50

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碳纤维增强复合材料(CFRP)在航空航天工业中应用广泛，为检验其产品质量，改进其制备工艺，研究CFRP 超声无损检测和超声成像的相关理论，研制CFRP超声无损检测与成像实验系统，实现多种超声成像技术，完成了对碳纤维复合材料的无损检测。在介绍课题选题背景和研究意义后，对相关技术文献进行综述，具体包括CFRP及其超声检测技术、超声成像技术，并简介课题研究内容和章节安排。通过硬件集成和软件设计，研制CFRP超声检测与成像实验系统。该系统实现了超声A型、B型、C型和超声三维显示，为后续研究工作奠定实验平台。针对CFRP试样，研究超声扫描成像检测技术。分别介绍超声A型、B型和C型显示的检测原理和检测过程。针对低频率探头检测较薄试样时可能会出现试样界面波和底波区分度较差的情况，提出反射底板回波检测法和反射底板回波成像法。为改善超声B型成像效果，应用Hilbert变换对超声信号进行包络检波。研究图像噪声消除和图像分割技术，实现了超声C型图像去噪、缺陷尺寸计量和缺陷边缘提取。研究超声三维成像检测技术，对CFRP的内部缺陷进行三维成像和检测。介绍超声三维显示检测方法的特点，详述三维显示的过程和原理，建立相应的检测软件系统。应用移动立方体算法(Marching Cube)实现超声三维显示，利用基线校正、包络检波等信号处理方法改进了三维图像质量，使用顶点归并、散列表查找等方法提高了三维成像速度。利用超声三维成像检测方法检测带有缺陷的CFRP试样，检测结果清晰显示出缺陷在三维空间中的位置、大小、形状和分布情况。研究工作表明，超声无损检测和成像技术可实现对CFRP快速可靠的检测，多维的超声成像结果为CFRP的无损检测提供评判依据，提高了超声的缺陷检测能力，以保证CFRP的质量和可靠性，进一步为CFRP的加工工艺改进提供参考和依据。

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