题目：复合材料薄板损伤的超声波检测方法研究

复合材料薄板作为复合材料的一种使用形式，在飞行器结构中迅速推广应用。无损检测技术是保证其使用安全性的重要方法。其中超声检测技术，由于其一系列突出的优点，已成为目前国内外复合材料无损检测最为实用有效、应用最为广泛的无损检测技术。目前对复合材料薄板的无损检测主要采用浸入式检测原理。从理论上讲，这种方法可以判断复合材料薄板在某一层上损伤的大小、形状以及脱层的厚度等。但是由于超声检测设备对频带宽度有限制，此外复合材料板的表层回波非常强烈，反射信号在复合材料薄板内部各层分界处受到了屏蔽，因此无法得到比较好的回波进行分析。要从超声波信号中提取包含损伤重要信息的那部分信号，必须采用特殊的信号处理技术。因此在不改变目前普遍使用的检测设备的前提下，解决复合材料薄板的超声波无损检测技术的关键是找到一种适合的信号处理方法，这种方法一方面要可以提高信噪比，另外一方面要能解决回波信号与超声波检测设备对信号带宽要求之间的矛盾。本论文主要进行了以下三方面的工作：第一部分：改进原有的检测方法和信号处理技术。根据复合材料薄板的特性，确定应用分离谱的方法进行信号处理以此解决超声波回波信号被污染和淹没的问题。分离谱技术已被证明是一种抑制噪声，提高信噪比的良好方法，包括信号分离和信号恢复两个方面。在恢复算法中，极小值法是很常用的有效算法，但是，其对滤波器组的参数设定敏感，从而导致滤波效果不佳，本文引入频率统计直方图，根据其形状确定较高信噪比频带范围。第二部分：改进分离谱的传统恢复算法，采用群延时这一更加精确可行的信号处理技术。传统的信号处理方法，包括分离谱法大多只是利用了信号的时域、频域和时-频域中的信息，很少充分利用信号在频域和时-频域中的相位信息。本论文在这方面进行了一些尝试。给出群延时信号处理方法的步骤，建立了超声回波信号的数学模型，本文中将超声缺陷回波信号建模为Gaussian函数调制的正弦或余弦信号，其中心频率等于探头的中心频率。并添加了常用的高斯白噪声作为模拟噪声，在此基础上对模拟信号进行群延时计算，分析了各种参数对该方法处理结果的影响。第三部分：应用程序的开发。众所周知，Visual C++作为功能强大的可视化应用程序开发工具，是计算机界公认的优秀应用开发工具。在进行了检测方法改进工作之后，本论文尝试利用Visual C++编程实现一个可视化界面程序。