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摘要
超声波识别在国防、军事、航空航天、核设施等高科技领域具有重要的应用价值。利用超声波可以实现对个体金属材料的识别，但现有研究侧重于识别材料超声信号差异的算法，缺乏识别机理。本文以2A12铝合金为例，利用6个晶粒在尺寸、形状、排布方向以及排列顺序不同时，建立了10个2A12铝合金微结构的初级模型，以此类比多晶金属材料的复杂微观结构。利用Comsol有限元软件仿真计算了金属材料不同微观结构中的超声波时域信号，并将回波信号中的的背向散射信号提取为超声指纹。定义了特征差异Q，量化了具有不同微结构的散射模型间的超声指纹的差异。结果表明，微观结构的细微变化也会导致超声信号出现差异，其中晶粒尺寸的变化对信号的影响更为显著。随后提出了超声识别算法，并对4块形状完全一致的2A12铝合金样品进行了识别实验。识别结果表明，利用超声指纹可以准确识别出目标样品，且各样品间的超声指纹有显著区别。最后对样品进行了扫描电镜实验，所得电镜图片显示了各样品真实微观结构的形貌与差异，证实了所建立的超声散射模型的有效性。
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