1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在现代工业社会中，为了检测大型复杂机械和设备结构的潜在故障，适应多种类型缺陷的检出，保证设备安全、平稳、高效运行，迫切需要发展一种可靠、便捷、能实现检测机械结构损伤的无损检测技术。超声相控阵技术的特点及其在众多富有挑战性检测中的成功应用，使之成为超声检测的重要方法之一。超声相控阵检测可以高速、全方位和多角度地对机械结构及零部件进行损伤检测，在不移动或少移动换能器的情况下对机械结构及材料的损伤进行快速的扫查和损伤信号的接收，是解决结构损伤检测可达性差和空间限制的有效手段。

超声相控阵检测技术可以用图像的方式直观的显示内部缺陷，而且可以利用现代信号分析处理技术，对缺陷进行定量分析和无损检测，改善检测的可达性和适用性，提高检测的精确性、重现性及检测结果的可靠性，增强检测的实时性和直观性，促进无损检测与评价的应用及发展。

本项目针对结构的损伤辨识问题，利用相控阵技术实现对结构的多方位扫描，使得结构的损伤辨识和评价得到进一步研究。

2. 研究的基本内容

在此目标下我们主要研究的内容大体分为两个方面：(1)基于相控阵的结构损伤辨识与评价的研究。通过超声相控阵技术，可以按照预定的偏转角度控制主波束的偏转方向。由互易性，在相同条件下，通过一定的控制可以接收预定的偏转角度方向上的目标信息，从而实现平面内的相控阵扫描，因此需要建立损伤的方向信息与相控阵扫描角度之间的关系；同时，研究该方法中损伤具体位置的识别。(2)结构损伤识别显示图像的研究。将相控阵结构损伤识别结果用图像的形式显示。

利用单一频率的超声Lamb波通过相控驱动器和传感器发射与接受信号的时间延迟可以形成一个特定指向性或聚焦特性的波束，研究时间延迟的具体计算方法。运用电子技术，改变换能器阵列所辐射的波束指向，实现平面内的相控阵扫描，利用相控阵技术，实现复合材料结构的损伤辨识。以及研究基于超声相控阵技术的结构健康监测成像方法，以信号幅值(能量)为参数，利用超声相控阵技术实现对结构中损伤目标的成像监测，直观显示损伤情况，定性评估损伤范围。其创新之处在于解决结构健康监测中信号传播的方向性问题，实现波束指向的控制;实现损伤信噪比的提高，从而提高监测精度，并将图像增强方法引入相控阵结构健康监测。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

（一）实行方案

1、查找相关资料,了解相控阵原理。

2、深入学习并掌握相控阵结构健康监测原理,推导相控阵波束指向控制过程进行时间延迟计算推导。

4. 参考文献

[1]王强，袁慎芳，陈小惠等 主动lamb波合成波阵面损伤成像检测方法[j].仪器仪表学报，2013,32（11）：401-407

[2]美国无损检测学会编，《美国无损检测手册》译审委员会译，美国无损检测手册超声卷（上册）[m],上海：世界图书出版公司，1996:438-444

[3]刘直芳，王运琼，朱敏，数字图像处理与分析[m]，北京：清华大学出版社，2006:60-63