1、論文以工程“內(nèi)外升降副翼面板孔隙率無損測試技術研究”為依托，圍繞碳紆維復合材料（CFRP）孔隙率定量測試，探討了復合材料孔隙率超聲無損測試技術及有關問題，進行了碳纖維復合材料孔隙率便攜式超聲智能檢測系統(tǒng)的研制，給出了其系統(tǒng)實現(xiàn)。 第一章，緒論。簡單介紹了超聲學、超聲無損檢測以及超聲信號處理技術，并從課題研究的社會背景和項目背景出發(fā)，指出了課題研究的意義及碳纖維增強復合材料孔隙率無損檢測的重要性與存在的問題，引入了課題的主要研究內(nèi)

2、容。 第二章，碳纖維復合材料孔隙率超聲測試技術研究。首先，介紹了復合材料的基本知識及其缺陷類型，探討了復合材料孔隙率定量檢測的重要性和必要性，指出：①孔隙缺陷是復合材料重要缺陷類型之一，完全沒有孔隙的纖維增強復合材料是不存在的；②孔隙形狀大小、含量多少對復合材料的物理、機械性能存在著重要的影響；③先進復合材料在高技術領域的應用，必要對復合材料孔隙率進行定量檢測。其次，對復合材料孔隙率的傳統(tǒng)測試方法和超聲檢測的有關理論研究進行了回

3、顧和分析，指出：①破壞性孔隙率測試方法工序繁瑣，成本較高，且不能滿足現(xiàn)場實時檢測的需要；②復合材料孔隙率超聲測試方法是一種非常有效和實用的方法，可以滿足現(xiàn)場實時檢測的需要；③孔隙率測試理論的完善和發(fā)展有必要考慮孔隙自身的形態(tài)和分布特征與孔隙含量之間的關系。再次，利用顯微照相分析系統(tǒng)，對復合材料孔隙形狀和統(tǒng)計分布特征進行了觀察和統(tǒng)計分析，結果表明：①孔隙含量與孔隙形態(tài)之間存在著關系，當孔隙率較小時，孔隙多呈圓星，且多發(fā)生在富樹脂區(qū)域，當孔

4、隙率較大時，孔隙呈橢圓形或延纖維方向的拉長形，當孔隙率更大時，孔隙多呈發(fā)生在層間的較大的扁平形；②孔隙的長度、面積尺寸在觀察平面內(nèi)近似服從對數(shù)正態(tài)分布，孔隙的寬度尺寸（即垂直于層間界面方向尺寸）變化不大。最后，對復合材料孔隙率超聲測試進行了理論研究和實測分析：①基于脈沖反射方式建立了含孔隙形態(tài)分布特征的復合材料孔隙率超聲相對衰減測試模型，并基于理論模型和實測數(shù)據(jù)建立了孔隙率相對衰減測試公式，對其精度進行了分析，指出超聲信號時域幅值相對衰

5、減測試公式可以用于復合材料實際孔隙率測試，并將其二次公式和三次公式進行了比較分析，結果顯示二次公式可以代替三次公式，精度差別較小，而計算更為簡單方便；②基于頻譜技術和實測數(shù)據(jù)，對復合材料孔隙率測試進行了頻域輔助分析，發(fā)現(xiàn)超聲信號頻率偏移與復合材料孔隙率近似存在著線性關系，可用超聲信號相對頻率偏移進行 復合材料孔隙率的計算分析。同時，發(fā)現(xiàn)超聲信號衰減與頻率偏移之間近似存在著1.726次方指數(shù)關系，其與實測衰減數(shù)據(jù)之間誤差精度介于頻

6、率偏移和相對衰減關系的二次擬合公式與三次擬合公式之間。 第三章，基于人工免疫算法的孔隙率超聲測試信號缺陷預處理。針對復合材料其他缺陷影響孔隙率定量檢測的精度，提出了復合材料孔隙率檢測缺陷預處理技術。①超聲信號缺陷預處理屬于現(xiàn)代信號處理技術范疇，文中首先介紹了超聲缺陷檢測現(xiàn)代信號處理技術，然后基于免疫系統(tǒng)原理，引入了人工免疫系統(tǒng)模式識別算法，并對算法進行了分析；②基于生物免疫系統(tǒng)超變異特性，設計了人工免疫系統(tǒng)超變異模式識別算法，并對

7、算法進行了分析；③利用人工免疫系統(tǒng)模式識別算法和超變異模式識別算法，對于過多孔隙形成的疏松缺陷進行了識別預處理，結果表明人工免疫系統(tǒng)模式識別算法是可行的，并且超變異模式識別算法的識別收斂速度要明顯優(yōu)于普通人工免疫系統(tǒng)模式識別算法。 第四章，基于粒子群優(yōu)化算法的孔隙率超聲測試信號參數(shù)估計。針對復合材料孔隙率檢測所需要的超聲信號特征參數(shù)，引入了粒子群超聲信號參數(shù)估計算法。①文中首先對超聲信號參數(shù)估計的傳統(tǒng)方法進行了回顧和分析，指出了

8、其特點和局限性；②基于超聲信號射頻模型和最小二乘參數(shù)估計器，引入了粒子群超聲信號參數(shù)估計方法，并對算法的收斂特性和參數(shù)選取進行了分析；③結合超聲信號參數(shù)估計特點，設計了含閾值限制的粒子群超聲信號參數(shù)估計方法，并對算法進行了分析，結果表明粒子群優(yōu)化算法可用于超聲信號的參數(shù)估計，從總體上看粒子群優(yōu)化算法對于信號的隨機噪聲干擾不是非常敏感，并且含閾值限制的粒子群參數(shù)估計算法（粒子群閾值優(yōu)化算法）精度略高，并可降低參數(shù)估計實際計算量。

9、第五章，碳纖維復合材料孔隙率測試便攜式智能超聲檢測系統(tǒng)的研制。對碳纖維復合材料孔隙率超聲測試技術進行了系統(tǒng)實現(xiàn)，設計了便攜式超聲C掃描檢測系統(tǒng)。①開發(fā)設計了便攜式超聲檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，設計制作了便攜式手持架，改造制作了光電式位置傳感器；②編碼完成了便攜式超聲檢測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，應用了模塊化和分層式軟件設計思想和數(shù)據(jù)可視化技術，在便攜式系統(tǒng)上實現(xiàn)了超聲C掃描功能。 第六章，結論與展望。對論文全文的工作進行了總結，指出了存在的不足