焊缝晶粒度对工件的力学性能有直接影响,研究压力容器的焊缝晶粒度对安全生产有重要意义。目前主要通过金相法测量焊缝晶粒度,但金相法存在需制备试件,检测周期长,无法在线检测,检测具有破坏性等问题。为解决上述问题,论文引入超声单次散射响应模型(SSR),提出基于超声图像分割的超声散射检测方法,通过超声信号分析与处理对焊缝晶粒度进行评价。本文主要完成的工作如下:1.建立了聚焦探头声场分布模型,此模型是通过高斯声束模型的维格纳变换获得。通过仿真与实验对比,此模型与实际相符,为后续超声回波响应函数的研究提供理论基础。2.引入单次散射模型(SSR)和模型计算方法。分析了焊缝的微观组织性能,依据焊缝不同区域晶粒度不同,提出了基于超声图像分割的焊缝晶粒度超声散射检测方法。3.超声晶粒度检测对探头位姿要求相比定性检测缺陷更苛刻,论文提出了超声检测探头位姿控制算法,将并联机器人的并联控制思想引入到超声检测过程中,并进行了位姿控制仿真。为超声晶粒度检测精确度提供硬件保障,同时为超声检测设备向自动化、智能化方向发展提供一种控制算法。4.引入短时傅里叶变换对超声信号进行分析,根据分析结果,再对超声信号进行滤波处理,能够更加精确地提取超声信号携带的信息。5.通过超声散射检测晶粒度实验验证了基于超声图像分割的超声散射晶粒度检测方法的可行性和可操作性。同时验证了短时傅里叶变换能够有效分析超声信号中频率与时间的联系,从全时域或全频域分析转向时-频分析。