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基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统的研究的开题报告

一、选题背景

管道输送是现代工业生产中不可或缺的一项技术，而管道的安全检测和预防管道泄漏、破裂等事故的发生也是非常重要的。传统的管道检测方式主要依靠人工巡检和磁粉探伤等方式，但这些方法存在很多不足，如只能检测表面缺陷、需要停机检测等，无法满足实际生产需要。超声导波技术具有穿透力强、检测范围广、对管道内部的缺陷和裂纹具有很高的检测灵敏度等优点，因此被广泛应用于管道的检测中。

然而，对于学习超声导波技术的学生而言，传统的教学方式难以满足实验的要求，存在安全隐患、易受环境干扰等问题。因此，开发一套基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统，可以有效地解决这些问题，并提升学生的实践操作能力和实验室服务水平，具有重要的现实意义和应用价值。

二、课题研究的目的和意义

本课题旨在研发一套基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统，以实现对超声导波技术的学习和实验操作。该系统可以模拟管道检测情景，让学生通过虚拟仪器进行实验室操作，提高实验指导的质量和效率。同时，该系统可促进实验教学改革，提高学生的实践动手能力和创新意识，增强学生的实际操作能力，更好地满足教学需要，提升教学质量。

三、研究内容及方法

1、系统设计：基于LabVIEW软件开发虚拟仪器，通过模拟管道检测情景设计出相应的提示、控制器和反馈模块。

2、模块开发：基于超声导波检测原理，开发相关模块，包括探头放置、信号检测和数据处理等模块。

3、实验设计：通过系统模拟管道检测，结合具体学习目标和教学内容设计科学合理的实验。

四、预期成果

1、设计开发基于虚拟仪器的管道超声导波检测实验系统，并进行系统测试验证。

2、实现基于超声导波检测原理的相关模块开发。

3、设计管道检测情景下的科学、实际的实验，并进行实验教学效果评估。

五、可行性分析

1、技术可行性：本课题所采用的虚拟仪器技术和超声导波检测技术都已得到广泛应用，技术可行性得以保证。

2、经济可行性：该实验系统基于LabVIEW软件开发，软件成本较低；硬件部分采用市面上的通用设备和元件，成本较低，经济可行性也得到保证。

3、社会可行性：基于虚拟仪器的实验系统未来将得到更广泛的应用，有望成为一种常规的实验教学手段，对提高学生的实践动手能力和实验水平具有重要意义。

六、进度安排

1、前期调研和文献查找，2周；

2、设计开发虚拟仪器模块，4周；

3、开发超声导波检测模块，4周；

4、结合具体学习目标和教学内容设计实验，2周；

5、系统测试和实验效果评估，2周。

七、参考文献

1、WuF,SunL,ZhuW,etal.Experimentalinvestigationofguided-wavepropagationinpipesusingalinear-scanningultrasonictransducer[J].IEEETransactionsonUltrasonics,Ferroelectrics,andFrequencyControl,2015,62(2):347-355.

2、ChenZ,MaZ,LiangC,etal.Enhancingsignal-to-noiseratioinultrasonicguidedwavedetectionusingahybridempiricalmodedecompositionandwaveletdenoisingmethod[J].Measurement,2020,165:108160.

3、BarberJ,BrownD,LuY,etal.HLCM:Areal-timevirtuallaboratoryfortestingcontrolsystems[J].JournalofControlScienceandEngineering,2018,2018:4528536.