影响超声波测厚精度的因素分析

影响超声波测厚精度的因素分析

一、影响超声测厚精度的因素浅析(论文文献综述)

刘宝良[1](2021)在《超声非接触随形扫描测厚方法研究》文中研究说明壁厚的精确测量是大型薄壁零件制造过程中的重要环节。在众多壁厚测量方法中,超声测厚因为在工业现场测量中表现出诸多优势,尤其是超声在机非接触扫描测厚方法具有效率高、精度高、自动化程度高等特点,具有广泛的应用前景。但是大型薄壁零件装夹以后变形量较大,在按照预设路径对其进行超声在机扫描测厚时,难以维持稳定的测量状态,从而无法保证测厚的精度和测厚过程的安全性。因此,如何规划超声扫描测厚路径是对大型薄壁零件进行超声扫描测厚过程中的一个关键问题。将在机测量的超声信号通过无线传输的方式传输至工控机进行厚度的解算,可以减少对机床现有线路的改动,方便地实现壁厚测量过程与机械加工过程的自动切换。然而,超声信号数据量大,机床周围环境复杂干扰严重,导致超声信号信噪比较低。所以,如何能够实现超声信号的稳定传输以及高效去噪是超声信号无线传输过程中的关键问题。针对扫描测厚路径动态调整过程中如何确定调整值,生成调整路径和扫描避障等关键问题,基于探路式测量的思想,设计了集成式的超声测厚装置,即在超声传感器运动的前方加装位移传感器,指导扫描测量路径的动态修正调整。通过Epanechnikov核密度估计的确定调整值,可以有效减少调整次数;接下来,为了实现连续平稳控制,研究了基于能量法调整路径生成方法;同时针对扫描测厚过程中的面形突变的情况,基于机器人避障思想,构建了基于栅格法环境建模和蚁群算法的扫描避障过程。针对超声信号的无线传输中数据量大和信噪比低的问题,设计一款基于无线通讯的超声测厚装置,能够实现加工和测量的自动化切换;研究了基于LZW算法的超声信号无损压缩方法和基于无线带宽的超声信号的传输方法,有效地提高了传输效率,基于可调品质因子的小波阈值法对超声回波信号进行去噪,并对其参数进行了寻优,达到良好的去噪效果。基于西门子840d sl开放式数控平台和大型栅格壁板的测厚需求,将非接触随形扫描测厚算法进行编程实现,形成了大型薄壁件超声自动测厚系统;开展超声信号快速处理实验,验证提出的超声信号快速处理方法的有效性;基于GMC2650型数控平台和超声自动测厚系统展开综合实验,验证提出随形扫描测厚算法的有效性和对超声测厚过程的积极影响。

孟国栋[2](2021)在《刀柄式在机超声测厚系统的性能优化研究》文中进行了进一步梳理随着“中国制造2025”战略的逐步深化,自动化生产和智能化生产具有越来越重要的地位,作为工业基础的数控机床的重要性也在与日俱增,在航空航天领域中尤其如此。在航空制造业中,为了减轻飞机的重量,同时要保证飞机结构的高强度和较长的使用寿命,薄壁零件成为一种极好的选择,已经被广泛应用于航空制造业中。然而由于薄壁零件具有壁厚较小、体积较大、结构较为复杂等特点,数控机床对其进行加工具有较大的难度,难以保证其加工精度。为了满足数控机床对薄壁零件加工的高精度、高效率的要求,需用刀柄式在机超声测厚系统替代人工测厚手段,以减小由于重新定位与装夹而引入的误差,并且提高机床加工效率。然而对于数控机床的在机自动测厚,采用“峰-峰值检测法”无法实现对小壁厚零件的超声测厚,并且超声探头与待测工件之间的自动接触过程需要保证良好的耦合效果。本文的主要研究内容如下:(1)五轴数控机床对薄壁零件的在机测厚过程的研究。分析数控机床的加工环境特点,基于实际加工中在机测厚的性能需求,提出针对于刀柄式在机超声测厚系统的性能优化设计方案。(2)针对小壁厚零件在机超声测厚精度优化的研究与实现。针对小壁厚零件下的测厚精度问题,分析其测量精度的影响因素。通过比较不同超声测厚方法的原理,分析采用“峰-峰值检测法”进行超声测厚时测量精度较低的原因,提出针对小壁厚零件超声测厚的回波厚度特征提取方法。基于刀柄式在机超声测厚系统,实现小壁厚零件在机超声测厚的厚度特征提取。(3)刀柄式在机超声测厚系统的耦合保障问题的研究。基于数控机床在机测量,分析超声测厚中耦合层对其测厚性能的影响,结合在机超声测厚对大行程缓冲以及柔性接触的要求,通过比较得到适用于数控机床在机测量的耦合方式。基于刀柄式在机超声测厚系统,实现对其机械结构的优化。(4)基于对刀柄式在机超声测厚系统的性能优化研究,通过实验对小壁厚零件的测厚精度进行验证,最终得到精度优于±0.03mm的结论;设计实验对其柔性接触结构的耦合保障性能进行验证,最终得到柔性接触结构可实现10mm缓冲距离的结论;进行数控机床在机测厚实验,对刀柄式在机超声测厚系统的整机功能进行验证,最终确认整机可实现对薄壁零件的在机检测。

薛二强[3](2021)在《在机超声测厚系统中的关键问题研究》文中研究表明薄壁零件具有质量轻、承载能力强等特点,在制造业中越来越受到工厂和企业的青睐。薄壁零件在用于航天航空等高精密场合时,会严格要求零件的加工精度,来保证零件的加工质量。在保证零件加工质量中,厚度是检验薄壁零件是否合格的一个重要指标,在工厂中则是通常采用人工手持测厚仪进行测厚,这时不仅加入了人力成本,还降低了零件的加工效率,不利于产品的流水线作业。这时,如果有能用于零件在机检测的测厚装置就显得十分必要,结合超声测厚所具有的优点,研发一款刀柄式在机超声测厚系统就成为保证薄壁零件加工质量检测的重要课题任务,然而由于装置的尺寸大小和功耗要求增加了装置研发的难度,其中保证换能器的激励处于最佳工作状态和对回波信息中厚度的高精度提取成为研发装置的两个重要关键问题。本文则是对这两个关键问题进行深入研究,最后提升了装置的测厚性能,主要内容如下:(1)分析了超声传播的原理,以及超声在多层媒介中的传播情况,并且详细说明了超声脉冲反射法的测厚原理,为在机超声测厚装置的研究奠定了理论基础。接着分别在现有的超声测厚装置硬件和软件的角度说明了各个模块的功能,并引出在机超声测厚中的两个关键问题。其一是换能器激励方式的研究,其二是超声回波中厚度信息的高精度提取研究。(2)对于关键问题一,是目前的刀柄式在机超声测厚装置存在超声波不稳定。于是围绕着课题需要,结合超声波的理论,首先对超声脉冲波的类型进行选择,接着选定合适的换能器激励脉冲,然后选择脉冲信号的产生电路类型,并对脉冲激励电路中的元件参数进行依次确定,最终完成超声发射中脉冲激励的电路设计。(3)对于关键问题二,是目前在机超声测厚装置的测量精度较低,所以利用FGPA和电脑的各自不同优势,把超声测厚的流程进行分步实现。首先在FPGA主控装置中实现对超声回波信号的接收,随后将数据发送至电脑端,再利用电脑PC操作系统的灵活性,在Qt5软件中完成对数据的拟合,最终实现回波信号中厚度信息的高精度提取研究。

王志伟[4](2020)在《油气管道误差补偿防振超声测厚在线监测系统研究》文中研究指明随着经济社会的不断发展,油气资源的需求不断增加,油田开发建设的规模和速度在扩大,油田工业的发展受到重视。长距离输油管道是油田工业中的重要环节,承担着大量的运输任务,在经济发展中发挥着重要作用。因此,定期对石油管道进行无损检测已引起世界范围的高度重视。传统的超声波无损检测,因为其检测设备局限,在温差变化或者振动工况环境中测试不稳定且会带来测量精度误差,因此,误差补偿防振动超声波实时测厚成为了一种有效的解决方法。本文基于超声波脉冲反射检测原理,对在役石油管道进行长期腐蚀监测研究。首先设计了系统整体方案和算法架构,为实现系统的误差补偿和防振动目标,本文运用了基于神经网络的误差补偿模型、线性回归误差补偿模型和设计了防振动超声波探头夹持装置模型。系统由现场层、传输层和用户层组成,其中现场层的防爆机箱系统内含有控制主板和超声波收发电路,是以ARM芯片S3C2440和FPGA芯片为核心设计的多通道超声波自动监测终端硬件电路,以此完成超声波信号的激发、采集和处理。温度变化导致的声速变化采用神经网络和线性回归补偿模型,通过实验验证了测量精度误差。针对现场环境振动导致采集不稳定问题,设计了针对机械的防振动模型,该机械方案是在超声探头背面放置防振动弹簧,外层套密封圆柱,做到了密封性和防振动效果。通过在实验室搭建调试平台,完成了对超声测厚系统的软硬件调试。通过石油管道切片式样品和标准试块CSK-IIA的实验测试,结果表明超声测厚系统能够准确测量厚度,并且在温度变化干扰下,声速根据算法自适应调整,满足测厚精度要求。最后在垂直振动台上进行现场模拟实验,测试了多组不同频率振动数据,验证了误差范围,为在役石油管道腐蚀监测提供了研究支撑。

丁岳峰[5](2020)在《某贮箱结构件壁厚自动测量系统设计与实现》文中研究说明随着自动化技术的飞速发展,自动化检测成为了检测技术的重要发展方向。贮箱结构件被大量应用于航空航天、国防工业等领域,为了保证贮箱结构件在使用过程中的可靠性,出厂前对工件壁厚进行检测必不可少。目前,此类工件的检测多采用手工超声测厚的方式,检测结果往往依赖于检测人员的经验,劳动强度大,效率低,检测结果存在较大的人为误差。本文针对贮箱结构件的特点及超声波测厚的影响因素,对超声波壁厚自动化检测系统进行了设计研究。本文的出发点是在传统手动超声测厚原理的基础上,构建自动化检测系统以替代人工检测,提高测量效率,减少测量误差,保证测量重复精度。首先,根据贮箱结构件的回转特点及检测要求,本文设计了以六自由度机械臂和回转台为扫查主体、超声测厚仪为主要检测仪器并配合上位机控制的系统整体方案。根据测试系统功能对软件整体结构进行设计,并分析了影响测量结果的主要因素。其次,根据检测要求对扫查机构进行设计、选型。根据接触式超声测厚的特点对测厚执行端进行设计,实现了测量过程中接触力的采集、测量角度的自适应微调、耦合剂供应等。并对检测系统进行建模,完成工具坐标系与工件坐标系之间位置和姿态的匹配。根据贮箱结构件形面特征,本文提出了一种针对贮箱结构件的分段曲率自适应布点法,该布点方法对各形面特征曲线的曲率及弧长进行点数分配,并对各分段形面进行曲率自适应布点。通过分段函数算例,与传统布点方法进行比较并分析了该布点方法的自适应度与测量误差之间的关系。对整体无碰撞测量路径进行了设计研究。最后,在完成系统的设计、开发、调试后,对本系统性能进行测试,结果表明,贮箱结构件壁厚自动测量系统满足对该类工件的自动检测要求,提高了检测效率,降低了测量误差,同时系统具有较好的通用性。

周千千[6](2020)在《基于干耦合的在位超声波测厚技术研究》文中研究说明对大型零件(尤其是大型薄壁零件)厚度的快速高精度测量,以三坐标仪为代表的传统测厚技术,虽然可以保证测厚效率和精度,但是存在二次装夹误差、耗时耗力等不足。基于干耦合的在位超声波测厚技术能够解决上述问题,有必要对此进行研究,本文的研究内容如下:第一章为绪论,主要阐述了论文的研究背景和研究意义以及超声波测厚的国内外研究现状,并论述了本文的研究内容。第二章对超声波测厚算法展开研究。先建立了回波波形的仿真模型,再通过小波给定阈值法去噪,基于希尔伯特变换提取包络信号,接着通过自相关运算提取包络特征,最后对自相关后的信号进行峰值识别和厚度计算。第三章在对干耦合超声回波分析的基础上,分别设计了刀柄式夹持机构、干耦合测头机构、超声激发电路、超声回波调理与采样电路等硬件系统,并将硬件电路集成封装在刀柄式夹持机构中,实现了在位测厚及测量数据的无线传输。第四章设计了基于干耦合的在位超声测厚软件系统,包括以FPGA及STM32为主的下位机和上位机程序,并对上位机软件的测量控制、参数控制、精度校准、波形显示和厚度计算五大模块进行阐述。第五章对不同材料和不同厚度的待测件进行标定实验和测厚实验,并将实验结果与标定实验进行对比和误差源分析,实验结果表明系统的测厚精度和实时性满足实际要求。第六章对全文的工作进行总结,并讨论课题进一步研究的方向。

廉盟[7](2019)在《大型薄壁件壁厚超声自动测量方法与关键技术》文中指出大型薄壁件是航空航天、先进轨道交通等领域核心装备中的一类典型结构件,其加工剩余壁厚的制造要求高。精确测量获得毛坯厚度与加工剩余壁厚分布状态,是保障这类零件制造质量的关键环节。使用传统量规、手持测厚仪(射线、超声)等手段进行大型薄壁件的厚度测量,往往存在人工劳动强度大、效率低、结果一致性差等问题,且测点的空间位置坐标未知,不能精确地描述大型薄壁零件的厚度分布状态,无法满足壁厚测量需求。鉴于超声测厚法在测量精度、测量范围、测量可达性方面的优势,若能解决其“自动测量”问题,将是快速获取大型薄壁件壁厚分布状态的有效途径。本论文面向大型薄壁零件壁厚精确、高效测量需求,提出超声自动扫描测厚方法,开展回波声时差精确提取、超声入射偏角自动辨识、耦合间隙随形调整等关键技术研究工作,具体研究内容如下:为了实现大型薄壁件壁厚的快速测量,提出非接触式超声自动扫描测厚方法。定义超声自动测量系统中的各个子坐标系,确立子坐标系之间的坐标变换矩阵,建立超声自动扫描测厚系统的测量运动学模型。根据测厚系统的运动学分析,建立大型薄壁零件壁厚的超声自动扫描测量模型,分析影响大型薄壁零件自动测厚精度的主要因素,为后续关键技术的研究奠定基础。针对动态连续测厚中超声回波声时差的实时精确计算要求,提出基于回波匹配的声时差计算方法。基于自适应滤波理论,通过超声相邻回波信号的傅里叶分析与时域卷积处理,建立具有时延特征的超声回波声时差分析模型,确立减少参与计算回波数量、回波匹配的理论依据。根据相邻回波波形最佳相似原则,建立面向声时差提取的回波匹配模型。为实现回波快速匹配,提出虑及匹配收敛速度和收敛稳定性的步长自适应调整策略,协调迭代步长与匹配误差的关系。针对超声测厚中的回波重叠现象,提出一种基于匹配追踪算法的重叠回波分离方法,形成基于回波匹配的声时差快速精确计算方法。采用一系列不同厚度的样件进行了仿真与实验分析,结果表明与现有的声时差计算方法相比,基于回波匹配的回波声时差提取精度得到有效提高,计算速度提升近35%。针对自动扫描测厚中超声入射偏角引起的厚度测量误差,提出超声入射偏角自动辨识与误差补偿方法。基于声源角谱分解方法,引入等效声源,结合等效声压传播方程,建立虑及超声入射偏角的测量空间声压频谱模型。通过在传感器声源面和接收面内对声压进行频域积分,解析获得不同入射偏角下的表面反射脉冲回波幅值,发现回波能量对入射偏角的敏感性,提出基于首次回波能量衰减算法的入射偏角辨识方法。结合液-固界面声波折射定律,建立超声入射偏角引起的厚度测量误差补偿模型。实验表明,在入射偏角0~2.5°范围内,超声测厚误差最多可减小70%,显着提高超声自动扫描测厚精度。针对非接触式超声扫描测厚过程中超声测厚装置与被测工件表面间的耦合间隙控制难题,提出耦合间隙随形自适应调整方法。制定基于前置涡流位移传感器测量的耦合间隙调整策略,通过涡流传感器测得的位移信息,识别工件的边沿位置,确定超声传感器测量区域。建立耦合间隙状态判别模型,预估耦合间隙的安全调整位置,计算测量装置的自适应随形调整位姿。基于开发的测量平台进行超声耦合间隙自适应调整实验,验证提出的方法可实现耦合间隙状态的准确判别与平稳随形调整,保证超声耦合间隙在非接触扫描测厚中始终保持在合理范围内,有效提高超声自动测厚精度与稳定性。综合应用所提出的大型薄壁零件壁厚超声自动测量方法与关键技术,通过不同形状零件的超声测厚实验,验证系统测厚精度可达0.03mm,满足大型薄壁零件壁厚的测量要求。以大型火箭贮箱壁板为测量对象,研制大型薄壁零件的超声自动测厚系统,开展测量系统的现场实验,验证超声自动测厚系统在工程应用中的可行性及有效性。

王笑楠[8](2019)在《应用于原油储罐的超声测厚无人机设计》文中认为测厚仪为炼油厂对装置及管线进行连续或者抽样测量厚度的主要工具,根据不同材质不同的作业环境市面上应用着不同类型的测厚仪,例如超声波测厚仪、磁性测厚仪、涡流测厚仪等。国内的检测方式普遍以人工对低处设备进行检测,对于高空设备例如原油储罐的检测始终是一大难题。常用的解决办法是人工搭架子或吊威亚进行检测。近年来无人机市场发展迅速,并以其特有的优势迅速被应用到各个行业。国外很早就把无人机应用到无损检测上。针对上述问题,本文借助无人机现有的技术,设计出一款具有测厚功能的无人机超声测厚仪。文章根据无人机所要承载的重量、飞行时间、作业环境以及测厚功能的实现完成了无人机超声测厚仪的整体设计及功能实现。主要内容包括以下几个方面:针对无人机行业的技术进展进行分析,确定其应用到超声测厚系统的可行性,对比现有技术模型设计出适合超声测厚并且载重量大的四轴八桨无人机外型。根据需求及任务类型确定超声测厚无人机的总体布局并由数值计算匹配合适无人机测厚仪的动力系统及控制系统。研究了无人机超声测厚方法,设计了测厚系统方案,并根据无人机载测厚系统使用需求,设计一款由无人机载可实现喷水测厚的自动伸缩支架,此支架可实现对不同频率探头调整所需水距。借助SOLIDWORKS软件完成了整个无人机的建模,并对超声测厚设备做了静力学仿真,明确机翼在不同工况下应力情况,验证了无人机超声测厚仪结构可行性。设计实验,验证了空载及满载工况下无人机飞行时间及飞行稳定性。并采用钢板作为实验对象对无人机超声测厚仪设计了重复实验。验证了无人机超声测厚仪的可行性及测厚精度。本文无人机超声测厚仪的研究工作,对我国未来超声检测事业的研究提供了很好的参考价值。

李楠[9](2019)在《面向高腐蚀管道的在线超声测厚系统研究》文中进行了进一步梳理在炼化行业,每年由于设备、管道的泄露,都会造成大量的火灾、爆炸事故,从而产生严重的经济损失及人员伤亡。其原因主要是因为在炼油过程中使用的主要设备都是由金属材料制成,而石油炼化过程中又会产生大量的硫、氯离子,遇水与金属产生化学反应,造成金属离子的流失使金属容器、管道的壁厚减薄直至穿孔。尤其是近些年,大量劣质原油的引进,更是加剧了在炼油过程中对设备、管道的腐蚀,造成事故频发,而一些高温、高空等不易进行频繁检测的管线更是重中之重。故而对高温、高空等金属设备、金属管道的实时监测也成为行业研讨会及相关机构的研究重点。本课题也是针对高腐蚀金属管道的在线监测方案的需求进行设计研究,提出解决方法。本课题是基于超声波测厚原理,实现高腐蚀、高温管道的实时在线厚度监测,并对数据传输、软件显示等系统进行研究开发。本课题的研究主要分为四个部分:第一,高腐蚀管道在线超声测厚的背景和意义,以及国内外超声测厚技术的发展情况。第二,超声测厚系统的数学建模,建立数学模型,对组成传感器主要部分的结构进行设计计算,确认技术可行性。以超声测厚原理出发,对影响关键参数的波源、传播过程、声阻抗等超声波的特性进行分析研究。通过对系统传感器结构及换能器等主要元器件及结构的设计计算,确认以SH板波作为波源,并设计选择激发超声波所用的换能器。根据传输功耗、信噪比及高温导热需求,分析计算了波导的材质及结构尺寸。第三,系统软硬件的设计,根据整个超声测厚的过程,设计系统所需的硬件电路并选择适合的电气元件,实现超声波发射、传播、接收、数据处理等。通过对软件系统的设计,实现数据界面的显示。通过加入相应的算法,对腐蚀趋势进行计算分析。第四,测试及分析,根据设计计算,制作相应的样机、样件。对比现今主要检测工具,对准确性、精度、一致性等方面进行对比分析测试,验证系统的准确性及可行性。本课题所研究的面向高腐蚀管道的在线超声测厚系统,实现了对高温、高腐蚀管道壁厚的长周期实时在线测量,将数据通过无线方式传输至办公电脑,真正实现了设备免维护,长周期稳定运行,数据实时检测显示。弥补了石油、石化现场管道监测技术的不足,对管道的实时监测提供了解决方法。

夏胜[10](2019)在《用于电磁超声测厚的脉冲压缩技术研究》文中提出金属制材广泛应用于航空航天、石油化工、机械制造等领域中,但其受到高温、高压以及介质腐蚀等影响,将导致材料厚度减薄,危及使用安全,故而需要对其进行厚度检测。电磁超声测厚技术因其无需耦合剂以及非接触等优点,适用于金属测厚。但是存在换能效率较低,尤其在高温环境以及低电压激励场合下,信号信噪比衰减很大。本文为提高电磁超声测厚信噪比,将脉冲压缩技术应用于电磁超声测厚中。然而,目前对电磁超声的脉冲压缩技术理论研究尚有不足,如缺乏电磁超声脉冲压缩数值模型,缺乏适用于脉冲压缩技术的电磁超声换能器设计方法,以及缺乏相应的实验测试平台。针对以上问题,本文重点开展了以下工作:针对电磁超声测厚的脉冲压缩理论研究不足的问题,建立用于电磁超声测厚的脉冲压缩模型。在对脉冲压缩算法和电磁超声测厚原理进行分析的基础上,设计适用于电磁超声测厚的脉冲压缩收发编码方法。同时,为了量化噪声对电磁超声信号影响,建立电磁超声接收信号的噪声模型,提出基于维纳滤波的脉冲压缩处理算法,建立电磁超声测厚的脉冲压缩数值建模。针对脉冲压缩测厚换能器的参数设计和激励-接收信号模型缺乏仿真研究的问题,采用有限元方法仿真研究换能器设计参数对换能效率的影响。据此确定测厚换能器的最优参数,然后对发射和接收电路进行建模仿真。然后,以13位巴克码激励信号为例,分析相应回波信号的脉冲压缩性能。针对用于电磁超声测厚的脉冲压缩编码设计研究较少的问题,建立电磁超声脉冲压缩模型和测厚换能器的有限元-电路联合模型,对脉冲压缩的子脉冲编码、发射编码以及接收编码进行设计和仿真研究,据此得到激励信号的编码方法,该方法能有效提高脉冲压缩性能,仿真表明信噪比提升可达30d B。针对缺乏基于脉冲压缩技术的电磁超声测厚实验系统的问题,设计相应的测厚实验系统。实验系统主要包括:任意二相编码激励的发射电路和可控的高增益放大接收电路。实验验证电磁超声脉冲压缩技术提高信号信噪比的可行性及有效性,能够实现5V低电压激励和450℃高温下的金属测厚。

二、影响超声测厚精度的因素浅析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、影响超声测厚精度的因素浅析(论文提纲范文)

(1)超声非接触随形扫描测厚方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超声自动测厚方法
        1.2.2 超声信号处理方法
    1.3 课题来源及主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
2.超声随形扫描测厚路径动态调整方法
    2.1 探路式超声非接触扫描测厚方法
    2.2 基于Epanechnikov核密度估计的耦合间隙自动确定
        2.2.1 Epanechnikov核密度估计方法
        2.2.2 耦合间隙调整量的确定
    2.3 基于能量法的扫描路径光顺生成
    2.4 基于环境建模和蚁群算法的扫描避障
    2.5 本章小结
3.面向无线传输的超声信号快速处理
    3.1 基于无线通讯的超声测厚装置的设计
    3.2 基于LZW算法的超声信号无损压缩与传输技术
        3.2.1 基于LZW算法的超声信号无损压缩
        3.2.2 基于无线带宽的超声信号传输技术
    3.3 基于TQWT的超声回波信号滤噪方法
        3.3.1 基于可调品质因子的小波变换
        3.3.2 超声回波去噪方法
    3.4 本章小结
4 超声扫描测厚系统开发与综合实验
    4.1 超声自动测厚系统开发
        4.1.1 实验系统
        4.1.2 软件系统功能分析
        4.1.3 距离值的高速采集方法
    4.2 超声回波信号快速处理实验
    4.3 栅格壁板超声扫描测厚综合实验
    4.4 本章小结
5 结论
参考文献
攻读硕士学位期间学术成果
致谢

(2)刀柄式在机超声测厚系统的性能优化研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超声测厚系统精度优化的研究现状
        1.2.2 超声测厚系统的耦合保障的研究现状
    1.3 课题来源与主要研究内容
第二章 刀柄式在机超声测厚系统
    2.1 超声测厚的原理
        2.1.1 超声波的传播特性
        2.1.2 超声波的发射与接收原理
    2.2 超声测厚方法
        2.2.1 超声测厚的脉冲反射法
        2.2.2 超声测厚系统的回波特征分析
    2.3 刀柄式在机超声测厚系统方案
        2.3.1 在机超声测厚系统的整体框架
        2.3.2 在机超声测厚系统的硬件结构
        2.3.3 在机超声测厚系统的软件架构
    2.4 本章小结
第三章 刀柄式在机超声测厚系统的小厚度测量精度提升研究
    3.1 小厚度下的超声回波特征的研究
        3.1.1 小厚度下超声回波的叠加
        3.1.2 小厚度下厚度特征提取的“起振-回波”法
    3.2 基于FPGA的小厚度测厚精度优化设计
        3.2.1 “起振-回波”法提取回波峰值位置的Verilog实现
        3.2.2 超声测厚系统的上位机数据处理
    3.3 本章小结
第四章 刀柄式在机超声测厚系统的耦合保障研究
    4.1 在机超声测厚系统的耦合问题研究
        4.1.1 耦合层对超声测厚性能的影响
        4.1.2 在机超声测厚系统的耦合层研究
    4.2 刀柄式在机超声测厚系统的自动接触机构
        4.2.1 机床在机超声测厚的柔性接触性能要求
        4.2.2 机床在机超声测厚的柔性接触结构设计
    4.3 本章小结
第五章 刀柄式在机超声测厚系统的优化效果验证
    5.1 在机超声测厚系统的小厚度测厚精度验证实验
        5.1.1 超声测厚的小厚度下精度验证实验设计
        5.1.2 小厚度下的精度验证实验结果及分析
    5.2 在机超声测厚系统的耦合保障验证实验
        5.2.1 在机超声测厚系统的耦合保障实验设计
        5.2.2 在机超声测厚系统的耦合保障实验结果分析
    5.3 刀柄式在机超声测厚系统的在机测厚实验
        5.3.1 刀柄式在机超声测厚系统的实验平台简介
        5.3.2 在机超声测厚系统的整机功能在机实验
        5.3.3 在机测厚实验的实验结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(3)在机超声测厚系统中的关键问题研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超声测厚中换能器激励方式的研究现状
        1.2.2 超声测厚中回波信号数据处理的研究现状
    1.3 课题来源与论文的主要研究内容
第二章 超声测厚原理与在机超声测厚系统
    2.1 超声测厚的原理
        2.1.1 超声波的传播特性
        2.1.2 脉冲反射法测厚原理
    2.2 在机超声测厚装置的硬件系统
        2.2.1 超声换能器的激励模块
        2.2.2 超声换能器的超声回波接收模块
    2.3 在机超声测厚的软件系统
        2.3.1 FPGA主控软件模块
        2.3.2 上位机PC软件模块
    2.4 本章小结
第三章 在机超声测厚中的高压脉冲激励模块的研究
    3.1 高压脉冲激励模块的总体方案设计
    3.2 压电换能器的响应原理
        3.2.1 超声压电换能器的结构及其等效电路
        3.2.2 超声压电换能器的传递函数
        3.2.3 超声压电换能器的脉冲响应
    3.3 高压脉冲激励的电路研究与设计
        3.3.1 换能器激励信号的研究与选择
        3.3.2 高压激励电路的研究与选择
        3.3.3 高压脉冲激励发射电路的研究与实现
    3.4 高压脉冲激励信号及探头响应的实验
        3.4.1 高压脉冲激励信号Multisim仿真与实物测试
        3.4.2 探头的脉冲响应实验
    3.5 本章小结
第四章 在机超声测厚中提取高精度厚度信息的研究
    4.1 回波信号处理的方案设计
    4.2 超声回波模拟信号的分析与处理
        4.2.1 信号的放大
        4.2.2 信号的调整
        4.2.3 信号的模数转化
    4.3 基于FPGA的超声回波信号处理
        4.3.1 FPGA及 Quartus II软件开发平台的介绍
        4.3.2 FPGA的主控系统
        4.3.3 FPGA的软件功能实现
    4.4 基于Qt5 的离散数据拟合算法
        4.4.1 Qt5 开发平台
        4.4.2 回波信号中离散数据点的拟合原理
        4.4.3 拟合算法的实现
        4.4.4 回波信号的波峰拟合试验
    4.5 整机系统的实物与测试
        4.5.1 整体实物展示
        4.5.2 在机超声测厚装置实验测试
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果

(4)油气管道误差补偿防振超声测厚在线监测系统研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 超声检测技术的发展与完善
    1.3 管道腐蚀监测国内外研究现状
    1.4 本文工作内容及其创新
    1.5 本文章节安排
第二章 超声波技术基本原理
    2.1 超声波原理与概述
        2.1.1 超声波的定义
        2.1.2 超声波的分类
        2.1.3 超声波的速度
        2.1.4 超声波的声压、声强和声阻抗
    2.2 超声波的传播
        2.2.1 超声能量垂直入射到平行分界界面的透射和反射
        2.2.2 超声传导的衰减过程
    2.3 超声波的声场
        2.3.1 圆盘声源的声场
    2.4 超声测厚的基本原理
        2.4.1 脉冲反射法
    2.5 本章小节
第三章 超声波管道壁厚监测系统研发
    3.1 管道壁厚监测系统整体设计框架
        3.1.1 超声波采集板卡
        3.1.2 超声波探头
        3.1.3 超声波探头夹持装置
        3.1.4 超声波监测设备防爆外箱设计方案
    3.2 管道壁厚监测系统软件设计
        3.2.1 软件界面设计
        3.2.2 管道壁厚监测软件执行步骤
        3.2.3 监测软件数据流
    3.3 管道壁厚监测系统温度方案设计
        3.3.1 温度方案模块介绍
        3.3.2 温度方案的实验测试
    3.4 管道壁厚监测系统自动增益设计
    3.5 系统的集成与测试
    3.6 系统的指标与监测参数
    3.7 本章小结
第四章 管道壁厚监测的精度误差问题及解决方法
    4.1 固体中温度声速变化关系与误差补偿方法的应用
        4.1.1 神经网络温度声速误差补偿模型
        4.1.2 线性回归温度声速误差补偿模型
        4.1.3 温度声速实验平台的搭建
        4.1.4 神经网络模型误差补偿结果分析
        4.1.5 线性回归模型误差补偿结果分析
        4.1.6 两种模型的测量结果对比
    4.2 监测测量中的振动干扰与防振动方法的应用
        4.2.1 管道振动分析
        4.2.2 机械防振动方法设计
        4.2.3 振动平台实验测试
        4.2.4 振动情况下的噪声测试
    4.3 本章小节
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(5)某贮箱结构件壁厚自动测量系统设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超声波测厚技术研究现状
        1.2.2 超声波自动化检测技术研究现状
    1.3 本论文的研究内容与结构
2 贮箱结构件自动化超声测厚系统总体方案设计
    2.1 贮箱结构件特点及其壁厚测量要求
    2.2 超声波测厚原理
    2.3 系统总体方案设计
    2.4 系统软件组成
    2.5 超声波测厚影响因素分析
        2.5.1 被测物的因素
        2.5.2 检测方法的因素
        2.5.3 检测设备的因素
        2.5.4 环境的因素
        2.5.5 人的因素
    2.6 本章小结
3 扫查机构及测厚执行端设计
    3.1 扫查机构设计
        3.1.1 超声测厚机器人
        3.1.2 回转台
        3.1.3 系统建模与坐标系变换
    3.2 测厚执行端设计
        3.2.1 超声测厚探头选择及耦合剂供应设计
        3.2.2 接触力采集
        3.2.3 自适应结构设计分析
    3.3 本章小结
4 自动测量路径规划
    4.1 模型的导入与重构
    4.2 测量点选取
        4.2.1 均匀布点
        4.2.2 自适应布点
        4.2.3 分段函数算例仿真
    4.3 测量路径设计
        4.3.1 测量路径比较
        4.3.2 接触式厚度测量单点路径设计
        4.3.3 接触式厚度测量路径
    4.4 本章小结
5 超声测厚系统实验和分析
    5.1 扫查机构定位精度实验及分析
        5.1.1 工业机器人定位精度分析
        5.1.2 回转台定位精度分析
    5.2 超声测厚探头校准实验及分析
    5.3 自动超声测厚示值误差的测量不确定度分析
        5.3.1 不确定度来源分析
        5.3.2 不确定度评定
    5.4 某贮箱结构件自动超声测厚实验及分析
        5.4.1 实验准备
        5.4.2 实验结果及分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(6)基于干耦合的在位超声波测厚技术研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 常用测厚技术
        1.2.2 超声波测厚技术的研究现状
        1.2.3 超声波耦合剂的研究现状
        1.2.4 超声波渡越时间测定的研究现状
    1.3 论文的研究内容
第2章 超声波测厚算法研究
    2.1 超声波的发射与接收理论研究
        2.1.1 超声波的发射
        2.1.2 超声波的接收
    2.2 回波信号的小波去噪研究
        2.2.1 小波去噪的原理和类型
        2.2.2 小波阈值法去噪研究
        2.2.3 小波阈值法去噪评价
    2.3 回波特征提取理论研究
        2.3.1 希尔伯特变换
        2.3.2 自相关运算
    2.4 峰值识别和厚度计算
        2.4.1 峰值识别
        2.4.2 厚度计算
    2.5 本章小结
第3章 基于干耦合的在位超声波测厚系统的硬件设计与实现
    3.1 硬件系统总体设计
    3.2 刀柄式夹持机构设计
        3.2.1 刀柄夹持装置设计
        3.2.2 刀柄转接件设计
    3.3 干耦合测头机构设计
        3.3.1 超声波换能器和干耦合延迟块
        3.3.2 换能器缓冲与触发装置设计
    3.4 超声波测厚电路设计
        3.4.1 电源设计
        3.4.2 超声换能器驱动电路设计
        3.4.3 回波信号调理电路设计
        3.4.4 回波数据采集与处理电路设计
        3.4.5 无线传输模块设计
        3.4.6 主控和通信电路
        3.4.7 电路实际制作和调试
    3.5 本章小结
第4章 基于干耦合的在位超声波测厚系统软件设计与实现
    4.1 系统软件总体设计
    4.2 上位机与下位机通信设计
    4.3 软件模块设计
        4.3.1 测量控制模块设计
        4.3.2 参数控制模块设计
        4.3.3 精度校准模块设计
        4.3.4 波形显示和厚度计算模块设计
    4.4 本章小结
第5章 在位厚度测量实验和精度评定
    5.1 三坐标测量仪厚度标定实验
    5.2 实验数据处理
    5.3 实验误差源分析
    5.4 本章小结
第6章 结论和展望
    6.1 研究成果和结论
    6.2 工作展望
参考文献

(7)大型薄壁件壁厚超声自动测量方法与关键技术(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 零件厚度测量方法
        1.2.2 超声自动测厚中的关键技术研究现状
        1.2.3 现有超声自动测厚方法存在的问题
    1.3 课题来源与主要研究内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 主要研究内容
2 非接触式超声扫描测厚方法
    2.1 测量系统运动学建模
        2.1.1 测量系统坐标系定义
        2.1.2 传递矩阵计算
    2.2 超声测点信息提取方法
        2.2.1 测点坐标提取模型
        2.2.2 壁厚计算模型
        2.2.3 测量精度影响因素分析
    2.3 本章小结
3 基于回波匹配的声时差快速精确计算
    3.1 超声回波声时差特征分析
    3.2 回波匹配算法
        3.2.1 基于LMS的回波匹配模型
        3.2.2 步长自适应调整策略
        3.2.3 声时差快速提取流程
    3.3 重叠回波分离算法
    3.4 回波声时差提取仿真实验
        3.4.1 基于回波匹配的声时差提取仿真
        3.4.2 重叠回波分离仿真
    3.5 声时差提取算法验证实验
        3.5.1 实验系统
        3.5.2 实验结果
    3.6 本章小结
4 超声入射偏角自动辨识与误差补偿
    4.1 基于角谱分析法的入射偏角影响机理
    4.2 入射偏角自动辨识算法
        4.2.1 首次回波能量衰减计算
        4.2.2 超声入射偏角辨识流程
    4.3 测厚误差补偿模型
    4.4 入射偏角辨识实验
        4.4.1 标定实验
        4.4.2 实验验证
    4.5 本章小结
5 超声耦合间隙随形自适应调整
    5.1 耦合间隙自适应调整策略
    5.2 测量装置自动寻边
        5.2.1 涡流传感器边沿扫描输出信号分析
        5.2.2 边沿位置识别方法
    5.3 基于面形跟踪的耦合间隙调整计算
        5.3.1 耦合间隙调整位置预估
        5.3.2 随形调整位姿计算
    5.4 耦合间隙自适应调整实验
        5.4.1 自动寻边实验
        5.4.2 随形调整算法验证实验
    5.5 本章小结
6 大型栅格壁板超声自动测厚系统开发与实验
    6.1 超声自动测厚系统研制
    6.2 测量系统精度验证
    6.3 现场测量应用与实验
        6.3.1 集成于壁板镜像铣削装备的超声自动测量系统
        6.3.2 龙门式壁板壁厚自动测量装备
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
附录A 加工前壁板壁厚超声测量部分数据
附录B 加工后壁板壁厚超声测量部分数据
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

(8)应用于原油储罐的超声测厚无人机设计(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超声无损检测技术研究现状
        1.2.2 炼化设备无损检测现状
        1.2.3 无人机应用现状
    1.3 课题研究主要内容
第二章 超声测厚无人机设计
    2.1 无人机概述
    2.2 无人机设计理念及构型选择
    2.3 无人机整体设计方案
    2.4 动力系统设计
        2.4.1 电机和螺旋桨的选型
        2.4.2 电池的适配
        2.4.3 电调的适配
    2.5 控制系统
        2.5.1 飞控的适配
        2.5.2 发射机选型
    2.6 无人机结构设计
        2.6.1 机身设计
        2.6.2 底盘设计
        2.6.3 外壳设计及3D打印技术应用
        2.6.4 耦合剂容器
        2.6.5 整体结构模型建立
    2.7 本章小结
第三章 超声测厚系统实现
    3.1 测厚理论概述
        3.1.1 超声波检测方法
        3.1.2 缺陷显示方法
        3.1.3 测厚的方法
    3.2 系统总体方案
    3.3 超声波探头选择及功能实现
        3.3.1 超声波探头的选择
        3.3.2 探头耦合剂选择
        3.3.3 水层厚度的计算
    3.4 自动伸缩支架设计
    3.5 处理器的选用
    3.6 软件及数据处理研究
    3.7 本章小结
第四章 设备整体结构及静力学分析
    4.1 整体设备布局
    4.2 结构材料的选择
    4.3 机臂结构静力学分析
        4.3.1 几何模型建立
        4.3.2 有限元网格划分
        4.3.3 各材料属性及边界条件
        4.3.4 仿真分析
    4.4 完整设备组装图
    4.5 本章小结
第五章 无人机超声测厚实验验证与分析
    5.1 实验场地
    5.2 实验任务及评定方法
    5.3 实验内容与步骤
    5.4 实验结果分析
    5.5 本章小节
第六章 总结及展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件

(9)面向高腐蚀管道的在线超声测厚系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 超声测厚技术发展和国内外的研究状况
    1.3 本课题的主要研究内容
第2章 传感器的设计开发
    2.1 引言
    2.2 厚度值的计算方法及公式
        2.2.1 厚度值的计算公式
        2.2.2 用于厚度值计算的脉冲波的设计
    2.3 波源的传导分析和确定
        2.3.1 所用超声波频率的确定
        2.3.2 用于测厚的超声波类型的确认
    2.4 影响超声波测厚结果的计算分析
        2.4.1 声速对系统测量的影响
        2.4.2 声阻抗对系统测量的影响
    2.5 测厚系统流程的设计
    2.6 换能器的设计及分析
        2.6.1 振动模式的设计和选型
        2.6.2 带宽的设计和选型
    2.7 波导杆的设计
        2.7.1 波导的结构
        2.7.2 利用波导的选型解决高温环境的应用
    2.8 本章小结
第3章 超声测厚系统软硬件的设计
    3.1 引言
    3.2 硬件系统的设计
        3.2.1 单片机
        3.2.2 发射电路
        3.2.3 接收电路
        3.2.4 无线通讯
    3.3 软件系统
        3.3.1 系统架构
        3.3.2 软件界面
    3.4 本章小结
第4章 超声测厚系统样机实验与分析
    4.1 引言
    4.2 样机的组装
        4.2.1 传感器
        4.2.2 耦合结构
    4.3 信号收发
        4.3.1 测试过程
    4.4 数据精度及准确性
        4.4.1 安装调试
        4.4.2 对比测试
        4.4.3 测量系统精度分析
    4.5 长周期运行及稳定性
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历

(10)用于电磁超声测厚的脉冲压缩技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
    1.2 课题的国内外研究现状
        1.2.1 电磁超声测厚的国内外研究现状
        1.2.2 脉冲压缩技术在超声领域应用国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
第2章 用于电磁超声测厚的脉冲压缩数值建模
    2.1 引言
    2.2 脉冲压缩原理分析
    2.3 脉冲压缩信号类型
        2.3.1 调频脉冲信号
        2.3.2 相位编码脉冲信号
    2.4 脉冲压缩算法设计
        2.4.1 匹配滤波器
        2.4.2 非匹配滤波器
    2.5 脉冲压缩数值模型
        2.5.1 数值建模流程
        2.5.2 噪声模型
    2.6 本章小结
第3章 电磁超声测厚换能器建模及设计
    3.1 引言
    3.2 电磁超声测厚换能器有限元建模
    3.3 电磁超声换能器参数优化设计
    3.4 电磁超声换能器电路参数建模
    3.5 本章小结
第4章 电磁超声激励信号编码设计
    4.1 引言
    4.2 子脉冲编码波形设计
    4.3 接收-发射编码设计
        4.3.1 接收序列编码
        4.3.2 发射序列编码
    4.4 基于有限元-电路模型的脉冲压缩数值仿真
    4.5 本章小结
第5章 基于脉冲压缩的电磁超声测厚系统设计
    5.1 引言
    5.2 基于脉冲压缩的电磁超声测厚系统设计
        5.2.1 发射电路设计
        5.2.2 接收以及采集电路设计
    5.3 实验验证
        5.3.1 高压下子脉冲波形脉冲压缩实验
        5.3.2 收发编码式脉冲压缩实验研究
        5.3.3 脉冲压缩测厚实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢

四、影响超声测厚精度的因素浅析(论文参考文献)

  • [1]超声非接触随形扫描测厚方法研究[D]. 刘宝良. 大连理工大学, 2021(01)
  • [2]刀柄式在机超声测厚系统的性能优化研究[D]. 孟国栋. 电子科技大学, 2021(01)
  • [3]在机超声测厚系统中的关键问题研究[D]. 薛二强. 电子科技大学, 2021(01)
  • [4]油气管道误差补偿防振超声测厚在线监测系统研究[D]. 王志伟. 电子科技大学, 2020(08)
  • [5]某贮箱结构件壁厚自动测量系统设计与实现[D]. 丁岳峰. 南京理工大学, 2020(01)
  • [6]基于干耦合的在位超声波测厚技术研究[D]. 周千千. 浙江大学, 2020(06)
  • [7]大型薄壁件壁厚超声自动测量方法与关键技术[D]. 廉盟. 大连理工大学, 2019(08)
  • [8]应用于原油储罐的超声测厚无人机设计[D]. 王笑楠. 北京化工大学, 2019(06)
  • [9]面向高腐蚀管道的在线超声测厚系统研究[D]. 李楠. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
  • [10]用于电磁超声测厚的脉冲压缩技术研究[D]. 夏胜. 哈尔滨工业大学, 2019(02)

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影响超声波测厚精度的因素分析
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