材料声阻抗高精度重建关键技术的研究

为满足超声无损检测与评价工程应用的需求，本文以提高声阻抗重建的精确性和可靠性为研究目标，应用数字信号处理理论和智能信息处理理论，对声阻抗重建过程中的关键技术——增强超声脉冲回波信号的信噪比、剔除多重反射、改善缺陷或介质分界面回波信号的分辨率等进行了系统地研究。具体包括： 第一章，阐述了超声无损检测技术在现代工业中的重要地位，并对超声无损检测技术的发展现状进行了系统地总结。此外，在概括声阻抗重建对于材料或构件超声无损评价重要意义的同时，对声阻抗重建过程的关键技术进行了评述，为本论文指明了研究方向。 第二章，建立了层状介质声阻抗分布的数学模型，同时介绍了与声阻抗重建密切相关的数字信号处理理论和智能信息处理理论。 第三章，分析了各种噪声对声阻抗重建的不利影响，讨论了结构噪声的产生机理，指出了传统的结构噪声消除技术——分离谱算法的局限性，提出了一种基于神经网络模式识别理论的小波域超声消噪技术，并对此进行了实验研究。 第四章，分析了多重反射产生的机理及其对声阻抗重建的影响，然后对PRF技术在超声多重反射消除中的有效性进行了验证性研究，并利用小波变换对其进行了改进，最后通过计算机仿真和实验验证了所提方法的有效性。 第五章，对目前常用的反卷积技术进行了分析比较，指出了现有反卷积技术的不足之处，在此基础上，提出了一种基于混沌神经网络和遗传算法的反卷积新方法用以提高声阻抗重建过程中回波信号的分辨率。最后给出了算法实现时参数选取的指导原则，并通过计算机仿真和实验考察了所提方法的可靠性和优越性。 第六章，对嵌入式便携声阻抗重建系统进行了整体规划和方案设计。提出以ARM核芯片作为中心控制与人机交互单元，以DSP作为信号处理单元，并通过双口RAM高效的数据传输机制把它们进行有机的组合，体现模块化的设计思想，确保系统的高实时性和高可靠性。 第七章，对全文的工作进行了全面的总结，并对进一步的研究进行了展望，提出了一些设想。