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超声缺陷检测是工业无损检测中研究最为活跃、应用最为广泛的方法之一。超声相控阵技术是在超声检测的基础上发展起来的新技术,该技术与传统单探头超声检测技术相比,最显著的特点是通过控制超声波束的时间延迟使波束发生偏转,实现对金属材料的全方位、多角度扫描,提高检测灵敏度。本文以超声波检测为理论基础对金属材料进行缺陷检测,通过研究超声信号处理方法、超声相控阵技术及其在金属材料中的应用来诠释超声缺陷检测技术在无损检测领域中的重要性。本文主要研究工作包括以下几个方面：(1)研究金属材料超声缺陷检测手段的基本原理,包括超声波检测、超声相控阵检测及在超声信号处理中应用的希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)基本原理。(2)研究将改进的希尔伯特-黄变换应用于超声信号去噪。改进算法引入小波包变换对超声信号作预处理,再对信号进行经验模态分解,利用对数似然检验法,识别并去除因噪声引起的虚假分量,最后重构出有用信号。并通过实验信号验证改进算法应用于超声信号去噪的可行性和有效性。(3)研究利用超声相控阵技术对金属材料进行缺陷识别并成像。分析超声相控阵的波束指向性和扫描原理,通过在MATLAB中控制超声传感器发射和接收过程中信号的时间延迟,实现波束对材料的多角度扫描。并利用相控阵技术使波束在缺陷处聚焦,依据信号能量特征实现缺陷的成像。最后通过基于无方向扫描的数据采集实验,验证超声相控阵技术识别金属材料缺陷的精确性。(4)研究超声相控阵技术在金属材料缺陷检测中的应用。充分利用超声相控阵检测技术和探伤仪器的优势,通过相控阵检测工艺,从探头的扫描方式、聚焦法则等对标准试块和对接焊缝进行缺陷检测,实验结果验证了超声相控阵检测技术的优越性。