基于空气耦合超声对储油罐液位的检测 被引量：10

1

作者 常俊杰 罗文斌 +1 位作者 曾雪峰 郑阳 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第9期34-39,共6页

随着石油在国民生产生活中的广泛应用,对储油罐油品液位的无损检测技术要求越来越高。针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,探讨空气耦合超声检测技术对储油罐检测的可行性。利用数值计算和试验分析两种方法,使用空气耦合超声... 随着石油在国民生产生活中的广泛应用,对储油罐油品液位的无损检测技术要求越来越高。针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,探讨空气耦合超声检测技术对储油罐检测的可行性。利用数值计算和试验分析两种方法,使用空气耦合超声换能器激励出钢板中不同模态的兰姆波,对储油罐内不同介质中兰姆波传播进行模拟,分析不同参数对接收信号幅值以及储油罐内不同介质接收到泄漏兰姆波幅值大小的影响。结果表明,使用空气耦合超声泄漏兰姆波对几种不同介质的界面在10 mm范围内能够进行良好区分,其检测结果满足实际检测需求,可以利用泄漏兰姆波A0模式对储油罐液位进行检测。 展开更多

关键词 储油罐 空气耦合超声 泄漏兰姆波 液位界面 非接触检测

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空耦超声波技术用于锂离子电池缺陷检测 被引量：17

2

作者 常俊杰 杨凯 +1 位作者 李光亚 曾雪峰 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期315-317,共3页

利用空气耦合超声波检测系统,对锂离子电池的气孔、析锂等缺陷进行检测。对直径3 mm的气孔可准确检出,相对误差低于6.5%;经实物验证,对析锂检测结果真实可靠;可实现对锂离子电池放电过程的监控。

关键词 空气耦合超声波 锂离子电池 析锂 放电过程监控

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钢轨踏面的空气耦合超声检测方法 被引量：8

3

作者 常俊杰 李媛媛 +2 位作者 胡宸 邬瑞峰 卢超 《应用声学》 CSCD 北大核心 2019年第3期405-410,共6页

该文针对钢轨踏面浅表面裂纹提出非接触空气耦合超声类瑞利波的检测方法。首先利用半有限元法求解了CHN60型钢轨的振动模式,抽出了钢轨轨头踏面的振动模态结构和频散曲线,并搭建实验系统,根据Snell法则和声源在空气中的声场分布确定了... 该文针对钢轨踏面浅表面裂纹提出非接触空气耦合超声类瑞利波的检测方法。首先利用半有限元法求解了CHN60型钢轨的振动模式,抽出了钢轨轨头踏面的振动模态结构和频散曲线,并搭建实验系统,根据Snell法则和声源在空气中的声场分布确定了检测参数,最后从理论和实验两方面着手对钢轨踏面浅表面裂纹的有无及裂纹大小进行了实验分析和数值计算,其结果非常吻合,证明了空气耦合超声导波检测方法的可行性和可靠性。 展开更多

关键词 空气耦合超声波 钢轨踏面 半解析有限元 浅表面裂纹

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空气耦合超声金属/非金属粘结缺陷检测 被引量：6

4

作者 常俊杰 曾雪峰 +2 位作者 万陶磊 余盼 卢超 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期91-97,共7页

为提高SRM粘结结构脱粘缺陷检测效率,实现大面积快速自动检测,基于漏兰姆波检测原理,提出使用空气耦合超声兰姆波检测技术,对钢/树脂/橡胶粘结结构进行检测研究。使用二维傅里叶变换识别粘结结构中兰姆波模态,从兰姆波波结构出发分析了... 为提高SRM粘结结构脱粘缺陷检测效率,实现大面积快速自动检测,基于漏兰姆波检测原理,提出使用空气耦合超声兰姆波检测技术,对钢/树脂/橡胶粘结结构进行检测研究。使用二维傅里叶变换识别粘结结构中兰姆波模态,从兰姆波波结构出发分析了不同模态兰姆波对于脱粘缺陷的敏感性;使用空气耦合检测系统对不同尺寸缺陷进行定量检测,最后使用概率损伤成像算法对缺陷进行成像。结果表明:兰姆波幅值随脱粘缺陷的尺寸增大而增大,不同兰姆波模态检测灵敏度不同,检测灵敏度高的模态其离面位移更大,使用800 kHz频率的S0模态检测灵敏度高于A0模态,兰姆波成像算法能够快速准确的对脱粘区域进行定位成像。空气耦合超声兰姆波技术能够快速有效地对SRM脱粘缺陷进行检测,提高了检测效率,为非接触超声的实际应用提供了有益探索。 展开更多

关键词 空气耦合超声兰姆波 粘结 定量 概率损伤

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基于空气耦合超声对泡沫材料探伤的应用研究 被引量：3

5

作者 常俊杰 罗文斌 +2 位作者 陈志恒 钟海鹰 郑阳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1655-1660,共6页

针对传统的超声穿透式异侧检测法受换能器布置方式的影响且需要较高灵敏度的检测装置,对于厚度较大试件的检测信号幅值较低。提出了一种基于穿透式同侧检测模式(v透射法)的非接触空气耦合超声波无损检测技术应用于泡沫材料的检测中。首... 针对传统的超声穿透式异侧检测法受换能器布置方式的影响且需要较高灵敏度的检测装置,对于厚度较大试件的检测信号幅值较低。提出了一种基于穿透式同侧检测模式(v透射法)的非接触空气耦合超声波无损检测技术应用于泡沫材料的检测中。首先简要阐述了空气耦合超声波v透射法检测模式的基本原理,其次介绍了利用v透射法对泡沫材料进行非接触空气耦合超声声速测量以及对其内部缺陷的检测,成功检出了传统超声波检测方法难以检测的泡沫材料缺陷并成像;最后使用空耦超声同侧v透射法点采集方式将探头沿着两个互相正交的方向对损伤进行同步线性扫查,得到缺陷区域幅值曲线并使用6 dB法对其定量结果表明使用空耦超声同侧v透射法定量精度较高,误差在20%以下,满足实际的检测精度。 展开更多

关键词 泡沫材料 空气耦合超声 v透射法扫描成像 缺陷定量

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短空间二维傅里叶变换对铝板的损伤定量研究 被引量：8

6

作者 常俊杰 万陶磊 钟海鹰 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期102-108,共7页

针对Lamb波对铝板损伤定量难的问题,使用短空间二维傅里叶变换的方法对其进行了研究。首先,使用空气耦合超声在铝板中激励Lamb波并进行线性扫查获取其时间-空间波场信号;然后,对信号进行短空间二维傅里叶变换获取扫查区域的Lamb波空间-... 针对Lamb波对铝板损伤定量难的问题,使用短空间二维傅里叶变换的方法对其进行了研究。首先,使用空气耦合超声在铝板中激励Lamb波并进行线性扫查获取其时间-空间波场信号;然后,对信号进行短空间二维傅里叶变换获取扫查区域的Lamb波空间-波数曲线,并从中得到损伤的位置、长度和深度信息;最后,根据相速度-频厚积曲线反推出损伤的深度。结果表明,所提方法能够同时对扫查区域的板厚以及损伤的位置、长度和深度进行评估。其中,板厚定量误差最大为5.50%,损伤长度和深度的定量误差最大分别为6.00%和6.67%。 展开更多

关键词 短空间傅里叶变换 LAMB波 空气耦合超声 深度 定量 定位

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蜂窝结构复合材料的空气耦合Lamb波检测技术 被引量：7

7

作者 常俊杰 李媛媛 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第2期62-68,共7页

纸质蜂窝结构应避免液体浸入,针对不能使用液体耦合剂对该种材料进行检测的问题,本文在使用空气耦合穿透式C扫成像对蜂窝结构材料进行检测的基础上,提出了使用空气耦合Lamb波对上蒙皮与蜂窝结构间的脱粘缺陷进行检测的方法。建立仿真模... 纸质蜂窝结构应避免液体浸入,针对不能使用液体耦合剂对该种材料进行检测的问题,本文在使用空气耦合穿透式C扫成像对蜂窝结构材料进行检测的基础上,提出了使用空气耦合Lamb波对上蒙皮与蜂窝结构间的脱粘缺陷进行检测的方法。建立仿真模型对蜂窝结构中的脱粘缺陷进行检测和超声波传播过程可视化,研究了Lamb波A0模态与工件结构的相互作用,分析了脱粘大小对声波传播的影响。结果表明,应用空气耦合超声导波技术可以较好地实现其脱粘类缺陷的检测,可应用于实际在役检测。 展开更多

关键词 蜂窝结构 空气耦合超声 LAMB波 CFRP 脱粘缺陷

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基于空气耦合超声的激光焊缝质量评估 被引量：4

8

作者 常俊杰 李媛媛 +1 位作者 胡宸 邬瑞峰 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期60-66,I0003,I0004,共9页

随着激光焊接技术在汽车及轨道交通上的广泛应用,对激光焊缝的无损检测技术要求越来越高.针对3 mm以下的两层金属薄板激光焊缝为对象,探讨了空气耦合超声检测技术对激光焊缝检测的可能性.利用数值解析和试验分析两种方法,在空气中对铝... 随着激光焊接技术在汽车及轨道交通上的广泛应用,对激光焊缝的无损检测技术要求越来越高.针对3 mm以下的两层金属薄板激光焊缝为对象,探讨了空气耦合超声检测技术对激光焊缝检测的可能性.利用数值解析和试验分析两种方法,在空气中对铝板激励兰姆(Lamb)波,通过Lamb波在激光焊缝试件中的传播模拟,分析了激光焊缝的宽度以及焊缝的良否对反射率及透射率的影响,解明了Lamb波在激光焊缝试件中的传播规律.结果表明,可以利用Lamb波A0模式对激光焊缝的质量进行评估. 展开更多

关键词 空气耦合 兰姆波 薄板 激光焊接

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空气耦合斜入射非线性检测方法研究 被引量：4

9

作者 常俊杰 余盼 +2 位作者 罗文斌 钟海鹰 杨郑弘 《中国测试》 CAS 北大核心 2021年第2期44-49,共6页

针对金属板结构微观缺陷难以检测的问题,提出一种基于空气耦合超声斜入射非线性微观缺陷的检测方法。首先通过数值分析的方法分别对垂直入射钢板与斜入射钢板时的透射率进行对比,并对3 mm厚钢板进行不同入射角的透射率对比试验。试验证... 针对金属板结构微观缺陷难以检测的问题,提出一种基于空气耦合超声斜入射非线性微观缺陷的检测方法。首先通过数值分析的方法分别对垂直入射钢板与斜入射钢板时的透射率进行对比,并对3 mm厚钢板进行不同入射角的透射率对比试验。试验证明在斜入射条件下,超声波在钢板中因发生模态转换导致透射率增大。其次,利用空气耦合激励斜入射方法,对3 mm厚的钢板进行空气耦合超声非线性检测试验,其结果表明在入射角为5°时检测信号幅值提高24%,得到最大二阶非线性系数,此时透射率达到最大。因此,空气耦合超声非线性对钢板的检测不仅具备可行性,且在斜入射时可明显提高其检测效果,给检测金属板结构微观缺陷提供一定参考。 展开更多

关键词 微观缺陷 空气耦合超声 斜入射 非线性

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基于空气耦合超声导波法对开闭器水层厚度的研究 被引量：3

10

作者 常俊杰 曾雪峰 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第9期27-32,共6页

针对传统接触式超声检测高压电线杆开闭器水层厚度存在漏电风险问题,提出使用非接触式空气耦合超声导波技术对开闭器中水层厚度进行测量。对开闭器水中导波传播过程进行仿真并计算水层厚度;搭建开闭器实验室平台,控制水层厚度,改变换能... 针对传统接触式超声检测高压电线杆开闭器水层厚度存在漏电风险问题,提出使用非接触式空气耦合超声导波技术对开闭器中水层厚度进行测量。对开闭器水中导波传播过程进行仿真并计算水层厚度;搭建开闭器实验室平台,控制水层厚度,改变换能器之间距离,对回波信号进行分析并计算水层厚度;控制换能器之间距离,改变水层厚度,对回波信号进行分析并计算水层厚度。通过仿真与实验使用几何声学对水层厚度进行计算得出关系式,将仿真与实验两者结果进行对比,有高度一致性,验证空气耦合超声导波法对开闭器中水层厚度测量的可行性与准确性。该方法可为测量开闭器中水层厚度提供新思路。 展开更多

关键词 空气耦合超声 导波 开闭器 水层厚度

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空气耦合Lamb波对玻璃纤维复合板的扫查成像研究 被引量：5

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作者 常俊杰 万陶磊 +2 位作者 吴俊 曾雪峰 李媛媛 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第4期46-52,共7页

针对空气耦合Lamb波,采用了一种与信号速度无关的概率损伤成像方法,对玻璃纤维复合材料板(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称“GFRP”)中存在的不同缺陷进行了成像研究。首先使用空气耦合探头在GFRP板的同侧激励和接收单一模态Lamb波... 针对空气耦合Lamb波,采用了一种与信号速度无关的概率损伤成像方法,对玻璃纤维复合材料板(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称“GFRP”)中存在的不同缺陷进行了成像研究。首先使用空气耦合探头在GFRP板的同侧激励和接收单一模态Lamb波,并将探头沿着两个正交的方向进行扫查。然后使用矩形窗截取每个扫查路径上接收信号的直达Lamb波,并对其进行快速傅里叶变换(FFT)。得到其频域能量后,定义其与参考信号频域能量的相对差异为能量损伤因子。最后将各扫查路径的能量损伤因子结合概率损伤算法,对不同类型的缺陷进行成像,并与空气耦合C扫查成像结果进行对比。实验结果显示,基于空气耦合Lamb波的概率损伤成像方法能够有效地对GFRP板中存在的不同损伤进行定位和定量。 展开更多

关键词 GFRP 空耦Lamb波 损伤因子 概率成像

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混凝土的合成孔径聚焦成像 被引量：4

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作者 常俊杰 钟海鹰 +2 位作者 曾雪峰 李媛媛 万陶磊 《混凝土》 CAS 北大核心 2020年第7期42-46,54,共6页

由于超声波在混凝土中传播时指向性很差、衰减也大,传统的检测方式很难准确检测出其内部缺陷。为了得到清晰的得到内部缺陷的位置信息,应用合成孔径聚焦成像的方式对混凝土的3个方向进行成像。经过试验得到了混凝土内部缺陷3个方向视图... 由于超声波在混凝土中传播时指向性很差、衰减也大,传统的检测方式很难准确检测出其内部缺陷。为了得到清晰的得到内部缺陷的位置信息,应用合成孔径聚焦成像的方式对混凝土的3个方向进行成像。经过试验得到了混凝土内部缺陷3个方向视图,每个视图得到缺陷的一个位置形状信息。综合3个方向的成像信息,可以较清晰的得到混凝土内部的位置信息。 展开更多

关键词 混凝土 合成孔径 聚焦成像

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改良线性调频脉冲压缩在空耦超声混凝土检测中的应用

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作者 常俊杰 曾雪峰 《混凝土》 CAS 北大核心 2019年第12期161-164,172,共5页

针对空气耦合超声检测混凝土时检测信号强度低、信噪比低、以及使用普通线性调频脉冲压缩方法可能会产生波形畸变等问题,提出一种改良的线性调频脉冲压缩信号处理方法。阐述了改良线性调频脉冲压缩原理。制备有通孔树脂块试件,使用空气... 针对空气耦合超声检测混凝土时检测信号强度低、信噪比低、以及使用普通线性调频脉冲压缩方法可能会产生波形畸变等问题,提出一种改良的线性调频脉冲压缩信号处理方法。阐述了改良线性调频脉冲压缩原理。制备有通孔树脂块试件,使用空气耦合V透射法对试块通孔检测,对比普通脉冲压缩和改良脉冲压缩方法对信号处理结果,验证该方法正确性、稳定性;制作混凝土试样,对比普通脉冲压缩和改良脉冲压缩方法信号处理结果。结果表明:相较于传统超声和普通脉冲压缩方法,使用改良的线性调频脉冲压缩方法后超声信号的灵敏度、信噪比、空间分辨率得到改善。 展开更多

关键词 空气耦合超声 线性调频 脉冲压缩 混凝土

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基于空气耦合超声兰姆波技术的固体火箭发动机脱粘检测研究 被引量：6

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作者 曾雪峰 常俊杰 +3 位作者 万陶磊 余盼 吴中权 卢超 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期524-531,共8页

为提高粘接结构超声无损检测效率,实现SRM粘接结构非接触快速质量检测,采用空耦超声兰姆波技术进行研究。使用同侧兰姆波对粘接结构中兰姆波传播过程进行模拟,结合仿真和实验分析了不同脱粘缺陷尺寸对信号幅值影响以及不同模态兰姆波对... 为提高粘接结构超声无损检测效率,实现SRM粘接结构非接触快速质量检测,采用空耦超声兰姆波技术进行研究。使用同侧兰姆波对粘接结构中兰姆波传播过程进行模拟,结合仿真和实验分析了不同脱粘缺陷尺寸对信号幅值影响以及不同模态兰姆波对缺陷的灵敏度,并使用异侧兰姆波法对不同尺寸缺陷进行检测;使用正交方向线扫查信号采集方式得到脱粘区域幅值曲线,并使用6 dB法进行缺陷定量;使用同侧兰姆波概率损伤算法和异侧兰姆波自动扫查技术对脱粘缺陷进行定位成像,并使用C扫描对结果进行验证。结果表明:使用同侧兰姆波幅值随缺陷尺寸增大而增大,仿真与实验结果基本一致,检测灵敏度高的兰姆波模态离面位移分量大,而使用异侧兰姆波时缺陷会导致信号能量急剧衰减;使用6 dB法当缺陷尺寸较大时误差较小,而当缺陷尺寸较小时误差较大,总体上幅值趋势曲线能够表征缺陷区域;概率成像和异侧兰姆波扫查技术能够快速、有效地对缺陷进行定位,缺陷轮廓清晰,对比C扫描成像提高了成像质量。所研究内容为空耦超声实际检测提供良好基础。 展开更多

关键词 粘接结构 超声检测 空气耦合 兰姆波 脱粘

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基于EMD的神经网络空耦超声储油罐液位检测 被引量：10

15

作者 陈志恒 罗文斌 +3 位作者 常俊杰 钟海鹰 吴中权 郑阳 《中国测试》 CAS 北大核心 2021年第1期9-14,共6页

由于仅从信号时域幅值的大小信息虽然能够判断储油罐中不同介质的液位,但是获得的特征信息非常有限,为获得更多储油罐中不同介质信号的特征信息来提高液面识别率,针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,采用空气耦合超声兰姆波同... 由于仅从信号时域幅值的大小信息虽然能够判断储油罐中不同介质的液位,但是获得的特征信息非常有限,为获得更多储油罐中不同介质信号的特征信息来提高液面识别率,针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,采用空气耦合超声兰姆波同侧相向检测法,并使用A0模态对储油罐进行检测。利用经验模态分解(EMD)对采集储油罐中的不同介质信号进行EMD处理,求得各阶本征模函数(IMF)。通过分析各阶IMF分量的时域、频域信号与原始信号的相关性,并且以各IMF分量的时域、频域信号为特征值输入到BP神经网络进行决策。实验结果表明,使用该方法能准确地对储油罐不同介质液位在10 mm范围进行识别与分类,识别率可达99%,其检测范围满足实际检测需求。 展开更多

关键词 储油罐 液位检测 兰姆波 EMD 神经网络

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基于空耦超声的复合材料黏弹性评价方法 被引量：4

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作者 曾雪峰 常俊杰 +2 位作者 卢超 李光亚 罗更生 《应用声学》 CSCD 北大核心 2019年第1期105-113,共9页

复合材料的黏弹性是表征其内在阻尼机制的重要力学特性,而内在阻尼机制是材料安全性能的一个重要评价指标。该文提出了空气耦合超声波的材料黏弹性评价方法。首先讨论了黏弹性进行评价的相关理论,利用接触式超声波底面回波法与空气耦合... 复合材料的黏弹性是表征其内在阻尼机制的重要力学特性,而内在阻尼机制是材料安全性能的一个重要评价指标。该文提出了空气耦合超声波的材料黏弹性评价方法。首先讨论了黏弹性进行评价的相关理论,利用接触式超声波底面回波法与空气耦合超声波透射法对比验证,其结果基本一致,证明了空气耦合超声对材料黏弹性检测的有效性。并且对一批不同铺层方向的碳纤维复合材料进行了评价,其结果与期望值完全相符,验证了该方法的可行性和准确性,为复合材料的动态力学特性评价和安全评价提供了新的思路。 展开更多

关键词 空气耦合超声 复合材料 黏弹性 超声波穿透法

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基于逆时偏移的底面开口裂纹高精度超声成像及定量分析

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作者 王聪聪 李咸君 +2 位作者 吴中权 董德秀 常俊杰 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第6期42-48,共7页

传统的超声成像方法只能使用一次反射波对缺陷的上端进行成像,而基于逆时偏移的超声成像方法可使用多次反射波对缺陷进行完整的成像。该项研究将一种基于逆时偏移的超声成像方法用于对底面开口裂纹的高精度成像和定量分析。在数值仿真方... 传统的超声成像方法只能使用一次反射波对缺陷的上端进行成像,而基于逆时偏移的超声成像方法可使用多次反射波对缺陷进行完整的成像。该项研究将一种基于逆时偏移的超声成像方法用于对底面开口裂纹的高精度成像和定量分析。在数值仿真方面,对底面识别的必要性和高成像精度进行说明。在实验方面,对具有多个底面开口裂纹的铝块进行底面识别,进而对底面开口裂纹进行完整成像。综合考虑底面识别前后的逆时偏移成像结果,可对底面开口裂纹的长度和宽度进行直观的定量分析。最后,针对逆时偏移成像在超声无损检测方面的应用,给出对缺陷进行完整成像及定量分析的3个关键的步骤。 展开更多

关键词 超声成像 逆时偏移 底面识别 定量分析 底面开口裂纹

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