基于静态峰值分布的超声波回波信号检测方法研究

超声波气体流量计在气体流量计量方面具有独特的优势而被广泛应用,然而超声波信号在管道内传播,受流速、噪声等因素的影响,超声波回波信号幅值会发生衰减,造成回波信号定位错误导致严重的计量误差。尤其在高流速情况下,使用常用的方法很难确定特征点,导致测量到错误的结果。为此,研究超声回波信号的峰值特性,提出一种基于归一化静态峰值分布的超声波回波信号的超声气体流量计数字信号处理方法。在静态条件下对超声回波信号进行归一化,提取超声波回波信号峰值分布得到静态峰值参考波。在动态条件下,判断回波信号峰值的与静态峰值参考波的对应关系,确定特征点后计算超声波传播时间。该数字信号处理方法在以MSP430微控制器为核心的数字系统中实现,并进行气体流量标定实验,可验证该方法和所开发的数字系统的有效性。     

基于动态可变阈值的低功耗单声道气体超声波流量计

为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计.针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法.该方法可精准定位回波信号特征点.研制了以STM32为核心的低功耗气体超声波流量变送器.变送器采用了新的激励方式...     

基于FPGA和DSP的气体超声流量计驱动和数字信号处理系统

采用FPGA+DSP双核芯结构,研制气体超声流量计驱动和数字信号处理系统。利用FPGA很高的工作频率和丰富的内部资源,实现高速DAC和ADC的驱动控制和数据存储;利用DSP的高速运算能力,实现数字信号的实时处理。针对利用正弦波驱动产生的超声波回波信号,基于实验数据统计,提出跟踪回波信号峰值的可变阈值法,准确地提取特征波,有效地克服了噪声的影响,扩展了量程比。气体标定实验结果验证了方法和系统的有效性。     

基于可变阈值和过零检测的四声道气体超声波流量变送器

针对四声道气体超声波流量计,提出基于可变阈值和过零检测的数字信号处理方法,快速、准确定位回波信号,提高系统抗干扰能力。设计了集中采集-集中处理数据的工作模式和双发双收的收发方式,采用FPGA和DSP双核架构,研制了四声道气体超声波流量变送器。利用FPGA擅长并行处理和复杂逻辑控制的优势,实现换能器双发双收、高速DAC和ADC的驱动控制以及数据存储,完成信号的集中采集;利用DSP擅长数字信号处理的优势,实时实现数字信号处理方法,完成信号的集中处理。气体流量标定实验结果表明:研制的四声道气体超声波流量计满足0.5级精度相关技术指标的要求。     

直线拟合方法在一维图像边缘检测中的应用

在线阵CCD测量系统中采用直线拟合方法检测一维图像边缘。首先,测量系统通过线阵CCD获得一维图像,基于阈值比较法,对图像信号设置高、低阈值,截取边缘信号的中间部分作为拟合窗口;然后,利用最小二乘法,对拟合窗口内的边缘信号进行直线拟合;最后,利用图像亮、暗电平的中间电平作为阈值截交拟合直线,以此交点作为图像边缘点的位置。实验结果和分析表明,与阈值比较法相比较,直线拟合方法具有重复精度高、稳定性好的优点,能有效抑制随机噪声的影响,因此可以有效检测一维图像边缘位置。     

基于回波信号相似度的气体超声流量计动态阈值法研究

基于双阈值法的气体超声流量计采用第1阈值检测和过零检测确定回波的到达时刻点,然而由于回波波形易受工况环境因素的影响,会导致第1阈值错误,使回波到达时刻点发生错误偏移,影响测量精度,因此提出了一种基于回波信号相似度的动态阈值法.该方法获取回波信号极大值幅值后,计算设定工况和实际工况下回波信号上升区域部分的欧式距离以评估相...     

四声道超声波气体流量计硬件电路设计

介绍了超声波流量计的工作原理,设计出一种简单高效的四声道超声波驱动电路及回波接收电路,着重介绍了四声道电路切换的设计。信号接收电路采用集成芯片放大滤波。本系统主要应用于超声波气体流量计。最终实验结果表明发射效率高,同波信号良好。     

气体超声波流量计在天然气集输中的应用研究

气体超声波流量计作为一种新型速度式流量计,由于其优异的性能,在气体计量领域得到了广泛应用。文章从气体超声波流量计的工作原理、计量性能、现场应用情况等方面进行了阐述,为用户使用类似的气体超声波流量计提供一些可以借鉴的经验和方法。     

基于复合强度指标的弹塑性输入能量谱研究

确定弹塑性SDOF体系的输入能量是基于能量的设计方法首先要解决的问题。该文从PEER强震记录数据库选取了188条地震记录并按中国规范进行了分类,采用归一化方法,根据能量谱的特征建议了一种基于复合强度指标的三段式弹性输入能量谱。在此基础上,分析了强度折减系数和阻尼比对能量谱峰值和中长周期段的影响。结果发现:强度折减系数和阻尼比对能量谱峰值的削减作用具有明显的相关性,强度折减系数较大时阻尼比对能量谱峰值的削减作用减弱。根据弹塑性能量谱影响因素的分析统计,通过二次拟合,提出了峰值和中长周期段的修正系数。最后根据研究建议了弹塑性SDOF系统能量谱的确定方法。     

汽轮机轮缘超声相控阵检测中缺陷方向识别

利用超声相控阵检测系统对含有裂纹缺陷的外包菌型低压汽轮机叶轮圆盘实验试块进行检测.针对超声波脉冲反射法中缺陷方向难以确定,尺寸容易误判等问题,提出一种频谱分析方法,研究线状缺陷方向变化对于超声回波的影响.对于3种倾斜角度的裂纹缺陷回波信号,分析其功率谱并进行小波包的分解和重构,用"频率-能量"的方法提取各方向缺陷回波信号的能量特征.实验结果表明,各方向缺陷回波信号的能量特征差别明显,并绘制出声束轴线与缺陷的夹角和高频带所占能量之间关系曲线.该方法实现了缺陷方向的识别,并为后续线状缺陷的准确定量提供依据.     

应用小波变换剔除超声多重反射的研究

利用小波变换具有空间局部化的特性和表征信号奇异性的能力,在适当尺度下刻画待检对象表面第1次超声回波信号的极大值点,从中选择最大值点作为脉冲重复频率(PRF)技术“与操作”的基准点,以满足PRF技术在消除超声多重反射时对“与操作”基准点需高精度定位的要求,从而解决传统方法对检测设备和操作条件严格一致的弊端。计算机仿真与实验研究表明提出的方法是可行的,并具有较强的鲁棒性和适用性。     

基于相关函数包络峰细化的高精度超声测距法

建立了超声测距时延估计模型,由于窄带超声回波参考信号与接收信号的相关函数在极值点附近具有慢衰减高频振荡特性,所以有必要将搜索直接相关函数的极值点转化为搜索相关函数包络的极值点.针对相关峰常规插值方法在多倍插值的情况下存在计算复杂、时延估计精度不高等缺点,结合超声回波信号的窄带带通特性和相关峰细化(Fine Interpolation of Correlation Peak)原理,提出了直接提取相关函数包络及包络峰细化方法,并分析了其计算复杂度.仿真与实验研究表明,该方法能大大提高相关函数包络峰值分辨率,适用于类超声回波信号的带通信号精细时延估计问题.     

基于超声的注塑成形在线监测技术

目的 在传感器与熔体不接触的条件下获取注射成形过程中熔体流动固化收缩等准确信息。方法 基于超声传感技术,建立适用于塑料注塑成形过程的超声监测系统,通过超声探头采集型腔中某点的超声反射信号强度,结合压力传感器数据与有限元仿真结果对超声信号特征峰值进行分析,并在不同注塑压力、速度、冷却时间等工艺条件下进行多组实验。结果 超声信号特征峰值能够精确感知注射成形过程中熔体流动前沿到达、型腔充填完成、V/P转换、冷却收缩等型腔内实时信息。结论 与压力传感器等技术手段相比,通过超声技术可在与熔体不接触的条件下获取型腔内熔体演变的更多信息。     

激光致声技术的研究

从热弹与烧蚀机制两个方面，讨论了激光超声表面波的产生。通过对点光源激励声表面波的机理进行分析，出线光源激励的表达式。进行了表面波同线光源能量、方向角、位置、长度关系的实验研究。实验结果验证了激光超声表面波理论模型的合理性，证实了线光源产生的表面波具有信号强、方向性好等优点。     

铝合金回填式搅拌摩擦点焊缺陷的超声检测及信号识别

目的 利用水浸聚焦超声C扫描对2524铝合金回填式搅拌摩擦点焊（RFSSW）接头进行检测并完成缺陷识别。方法 以A扫描时域信号为对象,绘制能量谱与金相作对照,确定焊合区;分析未焊合、聚集型孔洞及弥散型孔洞的时域和频域波形特征,并对频域信号进行小波分析,提取特征量。结果 缺陷区反射回波的归一化能量不低于0.02;不同形式的缺陷（聚集型孔洞、弥散型孔洞、弱连接）其频谱形状特征不同,具有不同的峰值个数。结论 通过金相验证,表明超声波C扫描对接头缺陷可进行有效的检测和区分。     

导波式雷达物位计测量误差分析与软件修正

分析了导波雷达物位计测量误差产生的原因,提出软件修正方法。在硬件方面分析了发射脉冲宽度和等效时间采样间隔的影响;在软件方面分析了信号处理过程产生的粗大误差、随机误差和系统误差。基于现有的硬件平台,提出一整套处理方法以减小测量误差,包括结合回波特征参数去判断物位回波,9点移动平均滤波预处理,选取最小斜率点作为回波定位点,对计算值进行中位值平均滤波。水位测量实验结果表明,在理论误差为2～4 cm情况下,实际测量误差小于1 cm,这验证了软件修正方法的有效性。