QFD在脉冲磁铁式电磁超声传感器研究中应用

摘要

随着现代经济社会的不断发展，人们越来越认识到对于产品质量而言，其最关键阶段在于产品设计阶段，好的产品设计不但可以提高产品质量还可以大大降低产品生产成本，质量功能展开（Quality Function Deployment，QFD）正是在这一背景下发展而来。QFD是上个世纪60年末日本质量管理学专家赤尾洋二和水野滋提出的一种以用户需求为核心的产品设计和质量管理方法，将该方法应用于产品设计开发过程中可以起到提升用户满意度、大幅减少产品设计更改次数、降低开发成本、缩短开发周期等作用。 本文将 QFD方法应用到一种脉冲磁铁式电磁超声传感器的研究中，电磁超声检测技术是近年来新兴的一种超声检测技术，与传统的压电超声检测相比有着适用范围广、对待测试件表面要求度不高、结构灵活、可产生多种波形、检测信号稳定性好灵敏度高等优点，其现阶段最大的缺点在于其换能效率较低。 文中首先对传感器设计过程进行 QFD分析：（1）通过调查分析等方法获取用户需求，由层次分析法得到用户需求重要度，并对产品进行市场竞争能力评估；（2）将得到的用户需求进行质量特性展开，对质量特性进行量化评估，计算质量特性重要度，进行质量特性竞争能力评估；（3）由获取的各种信息构建传感器质量屋。通过 QFD分析得到对于传感器设计而言关键用户需求以及质量特性均在于信号质量方面，则传感器设计过程应围绕着提高、改进信号质量来展开。 由传感器信噪比公式可得传感器磁场强度对于信号影响很大，为此围绕着提高传感器磁场强度对传感器进行设计研究：（1）首先搭建了脉冲磁铁式电磁超声传感器实验系统，为后续实验验证奠定基础；（2）从电磁参数角度对使用的电磁铁进行研究，选取合适的电磁铁结构、线圈匝数等参数，给出了电磁参数选取数学模型；（3）从电磁铁结构角度对使用电磁铁进行仿真研究，研究不同结构电磁铁是否对传感器检测信号有所影响，得到电磁铁结构中中心柱相对外壳高度这一特征对信号影响不大。

目录

声明

1绪论

1.2QFD发展及国内外应用

1.3电磁超声检测技术

1.4脉冲磁铁式电磁超声传感器研究现状

1.5本论文研究内容

2 QFD及电磁超声检测原理概述

2.2QFD概述

2.3电磁超声检测概述

2.4本章小结

3脉冲磁铁式EMAT的QFD分析

3.2脉冲磁铁式EMAT用户需求获取

3.3质量特性展开

3.4脉冲磁铁式EMAT质量屋建立

3.5本章小结

4脉冲磁铁式EMAT实验系统

4.3EMAT励磁系统

4.4EMAT超声信号激励接收系统

4.5实验系统工作过程

4.6本章小结

5电磁铁设计

5.2电磁铁形状的选择

5.3电磁铁材料的选择

5.4电磁参数的选取

5.5电磁铁数学模型的建立

5.6本章小结

6电磁铁结构仿真研究

6.2吸盘式电磁铁结构影响因素

6.3仿真设置

6.4Ansoft Maxwell电磁场有限元仿真软件

6.5仿真结果及实验验证

6.6本章小结

7总结与展望

7.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文情况

致谢