基于S变换和时频谱空间滤波的超声缺陷回波检测方法EI北大核心CSCD

缺陷回波的检测是超声探伤的一项重要内容,为减弱噪声的影响准确检测缺陷回波,提出基于S变换时频分析和时频谱空间滤波的信号处理方法。讨论了高斯回波模型下的到达时间和中心频率与S变换时频谱的关系,说明了利用S变换时频谱幅值矩阵的极值提取回波到达时间和中心频率的合理性;为检测回波,首先对原始信号作S变换,然后对得到的时频谱幅值矩阵应用最大熵法自适应选择去噪阈值,对S变换时频谱作空间滤波完成降噪;从降噪后的区域中提取反映缺陷的到达时间和中心频率;对降噪后的时频谱作S逆变换,获得缺陷回波明显的时域信号。仿真研究表明,基于S变换和时频谱空间滤波的方法能够有效去除噪声,检测回波。棒材试块的实验结果同样表明了该方法在缺陷检测上的有效性。     

声时测量精度的主要影响因素分析

针对声时测量精度提高的瓶颈问题,从信号处理的角度,分析了时差法液体超声波流量计中影响声时测量精度的两个主要因素,推导了理论公式,并给出了仿真结果。首先从单声道时差式超声波流量计测量模型出发,介绍了该模型成立的条件,测量原理和其声时测量中存在的问题,然后分析了（1）在高斯白噪声模型下,声时测量误差与系统信噪比的关系;（2）采用过零检测和信号阈值法判定信号到达时刻时,阈值对声时测量误差的影响,并分别给出了声时测量误差与信噪比和检测闽值的关系图。     

基于S变换和时频谱空间滤波的超声缺陷回波检测方法

缺陷回波的检测是超声探伤的一项重要内容,为减弱噪声的影响准确检测缺陷回波,提出基于S变换时频分析和时频谱空间滤波的信号处理方法。讨论了高斯回波模型下的到达时间和中心频率与S变换时频谱的关系,说明了利用S变换时频谱幅值矩阵的极值提取回波到达时间和中心频率的合理性;为检测回波,首先对原始信号作S变换,然后对得到的时频谱幅值矩阵应用最大熵法自适应选择去噪阈值,对S变换时频谱作空间滤波完成降噪;从降噪后的区域中提取反映缺陷的到达时间和中心频率;对降噪后的时频谱作S逆变换,获得缺陷回波明显的时域信号。仿真研究表明,基于S变换和时频谱空间滤波的方法能够有效去除噪声,检测回波。棒材试块的实验结果同样表明了该方法在缺陷检测上的有效性。     

新的联合三角形法和经验模态分解的水下目标回波检测

水下目标回波信号的自动检测和识别是水声装备自动化的关键任务之一。大量的混响干扰,一个脉冲周期内有多个目标或没有目标,以及目标边界的模糊性和位置的随机性,是目标检测的难点。对回波信号进行经验模态分解,目标信号的绝大部分信息将集中在某个固有模态函数上,且产生明显的边界,而各种噪声和干扰成分被分解到其他固有模态函数上。基于此,提出在固有模态函数包络上用三角形法定位目标及双阈值检测精确的目标边界的算法;提出目标回波的固有模态函数瞬时幅度方差谱特征。海上实测回波数据的实验,从检测目标个数和识别率两方面来验证算法的性能,并与其它方法进行对比。实验表明该算法能任意定位和准确检测回波中的目标,且不受脉冲噪声的影响,检测效率高。     

果蝇优化小波阈值超声检测信号去噪

由于材料结构的复杂性,超声检测回波信号往往存在很多干扰噪声。针对钢制结构中平底孔的超声检测信号传统小波去噪方法中小波阈值难确定的问题,结合小波良好时频特性和果蝇的全局优化能力,提出基于果蝇算法(FOA)优化小波阈值函数的超声检测信号去噪方法。对原始信号叠加5d B高斯白噪声,通过测试最大信噪比改善量获得最佳小波基和分解层数,采用sym5小波对超声检测信号进行6层分解后,利用果蝇算法对小波阈值进行参数优化,对比传统4种阈值确定方法,提高小波阈值的精度。验证结果表明:该方法对超声检测信号去噪后信噪比、均方根误差和相关性等参数具有满意的效果,去噪效果明显。     

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...     

基于参量阵双通道信息的富钴结壳高精度测厚算法

富钴结壳作为一种重要的海底矿产资源，在工业生产中有着重要应用，具有潜在的开采价值，富钴结壳的厚度是评估开采矿区资源量的重要指标。论文基于原位参量探测器测量富钴结壳厚度，探测器向结壳垂直发射调制信号，并接收返回的原频、差频双通道回波信号，分别提取两个回波信号的包络，然后提取回波信号峰值点的到达时刻，采用时延差法测量结壳厚度。回波到达时刻的提取是影响测厚精度的关键因素，传统的包络提取方法如希尔伯特变换，可以准确地提取出原频信号的包络，但对差频信号的提取精度较差。因此，通过希尔伯特变换与自相关算法分别提取原频信号与差频信号包络，提高了测厚的精度。通过水池试验分析了该算法的测厚性能，随后将该算法应用于中国大洋某航次的富钴结壳海试数据，验证了该算法的可行性。     

基于平移不变小波变换的藻类细胞图像去噪

海藻细胞图像在采集的过程中掺杂着各种噪声信号,而常用的小波阈值法在细胞图像去噪中存在缺陷,为此在小波阈值法的基础上进行改进,得到新的阈值去噪方法。此外,传统的小波阈值去噪算法在信号的奇异点处会产生Pseudo-Gibbs现象,从而使去噪后的信号在急剧变换部分产生振荡现象。为抑制Pseudo-Gibbs现象,提出一种基于平移不变的小波阈值去噪方法。该方法能有效地消除人为的振荡现象,使消噪后的信号更加光滑,更好地逼近真实信号。     

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。     

一种新的小波阈值函数及其在振动信号去噪分析中的应用

摘要：研究一种新的小波收缩阈值函数用于信号的去噪分析,对比分析了硬阈值、软阈值和新收缩阈值函数的优缺点,给出了收缩阈值函数法中的阈值计算详细过程,基于虚拟仪器LabVIEW构建检测齿轮箱系统的振动与噪音检测系统,在MATLAB平台上利用收缩阈值方法开发了对齿轮箱振动和噪声信号进行去噪处理的软件,试验数据的分析表明：基于新的小波阈值函数的信号降噪分析方法去噪效果明显,且保留了原始信号的细节特征,是一种较传统经典去噪手段更为优越的方法,具有较高的实用价值。
     

基于AR模型的声发射信号到达时间自动识别

声发射信号到达时间的信息,对于声发射事件的定位、识别以及声发射源机理分析都是非常重要的。实际应用中,常用人工读取或通过设定幅值阈值来获取信号的到达时间。针对以上常用方法的缺点,本文结合噪声信号的AR模型和声发射信号的AR模型,应用Akaike信息准则,实现了对声发射信号到达时间的自动识别。对实验数据的识别结果显示,该方法对信号的幅频特性变化比较敏感。在相同信噪比的情况下,该方法识别的偏差要小于阈值法。当信噪比较低时,阈值法可能会给出错误的结果,而该方法仍然能够给出较准确的结果。     

基于超声相控技术的船舶吃水测量方法

为了解决内河船舶因超吃水引起的通航阻塞以及船舶安全问题,提出一种基于超声相控技术的船舶吃水测量方法。以超声相控技术为理论基础,通过控制一维线型超声相控阵列换能器发射聚焦声波,实现对目标船舶的相控扫描,获取各扫描点的回波信号;利用匹配滤波算法对回波信号进行滤波,改善信噪比;利用阈值法提取回波信号的时延;利用渡越时间法,计算出扫描点到各发射振元中心的距离,利用双曲交汇法计算出扫描点的空间坐标;分析回波信号幅值和扫描点位置坐标即可得到船舶吃水深度。为验证方法的可靠性,搭建了小比尺船模吃水测量实验系统,分析了110~140 mm不同吃水深度下的实验结果,计算了实际吃水与测量吃水间的相对误差。实验结果表明,使用匹配滤波法处理后的回波信号信噪比从15.26 dB提高至36.39 dB,实验时,最大相对误差出现在船舶实际吃水130 mm时,绝对误差为2.3 mm,相对误差为1.7%。     

基于阈值增量的动态眩光测量方法

通过分析阈值增量的评价标准得到影响其变化的基础分量为亮度信息和位置信息,提出了一种基于阈值增量的动态眩光测量方法,建立了实验测量系统.该系统利用图像采集器获取环境图像信息,通过图像亮度标定与双目摄像机的视觉特性分别获取图像亮度信息和三维坐标信息,实现对单帧图像阈值增量的计算,最后依据系统运算时间估算出系统的检测频率,并...     

基于小波变换的高精度测距系统设计及DSP实现

目的为了解决传统物流行业机器人避障系统中存在的测距精度低、抗干扰性差等问题。方法提出一种基于DSP的温补与小波阈值滤噪的高精度超声测距系统,包括DSP最小系统、超声波传感器、LCD显示模块、温度补偿电路和报警电路等。超声波测距系统通过实时采集环境温度来修正声速值,采用小波阈值变换算法对回波信号进行处理,以提升回波信号的信噪比和起始点锐度。结果应用CCS4.2软件与DSP芯片进行调试、实验,实验表明在距离0～1200 mm内,系统的测量误差为±4 mm。结论采用小波阈值变换算法和温补电路,提高了传统物流机器人避障系统的测距精度。     

基于EEMD和低秩稀疏分解的超声缺陷回波检测方法

针对应用超声对金属材料微小缺陷检测时缺陷回波容易被噪声干扰的问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和低秩稀疏分解相结合的检测方法,以避免传统基于经验模态分解(EMD)的去噪方法难以消除结构噪声的问题.首先对缺陷检测信号进行EEMD得到一系列本征模态函数(IMF),采用基于概率密度函数的相似性测量方法选取相关模...     

基于模糊逻辑的纸病检测动态阈值设置方案研究

目的提高阈值法在纸病检测系统中的通用性。方法通过实验法获取不同时间段图像灰度数据,依据获取数据的时间段对图像灰度数据进行分类,求得相应时间段的灰度最大平均值、灰度最小平均值、总体灰度平均值以及灰度标准差,应用图表分析法对图像灰度的各种数据进行对比分析,总结出图像灰度变化规律,使用Visual studio 2015进行编程并验证。结果实验结果显示此方案可以较好地适应外界光线的变化,提高纸病检测系统的鲁棒性。结论基于模糊逻辑的纸病检测动态阈值设置方案,可以有效提高阈值法在纸病检测系统中的通用性。     

基于高维随机矩阵特征值之差的滚动轴承状态异常检测算法

针对滚动轴承异常检测准确性差、精度低及数据维度灾难造成检测困难等问题,提出一种基于随机矩阵特征值之差指标的滚动轴承状态异常检测算法.运用平移时间窗对不同时刻的轴承信息锁定,并通过分段、随机化、扩增和维度重构等方法构造出高维随机特征矩阵;利用随机矩阵理论对高维数据良好的处理能力,给出了滚动轴承特征值之差指标的构造方法及动...     

基于超声回波能量峰值点拟合的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声波流量计信号处理中难以找到稳定特征点的问题,从回波信号能量的角度出发,研究了回波信号能量的变化规律。回波能量信号轮廓的上升段中间部分比较稳定且中间部分包络线斜率相对较大,近似一条直线。因此,提出一种基于回波能量峰值点拟合的信号处理方法,即连接回波能量信号上升段相邻的峰值点并求得各连线的斜率,选取斜率较大的4条连线作为特征直线,将这4条特征直线对应的右端点作为特征峰值点,并拟合成一条直线,以该直线与x轴的交点作为特征点,从而计算出超声波的传播时间。在基于FPGA和DSP的双核心系统上实时实现该信号处理方法,并在国家认可的检测机构进行标定实验,结果表明:基于回波能量峰值点拟合信号处理方法的双声道气体超声波流量计系统达到1级精度,可测流量范围为30~1200m³/h。     

宽带信号检测中自适应门限设定方法

在水声定位中,常常需要估计声波从发射端到接收端的传输时间。但由于传输距离的影响,接收到的声波信号强度变化范围很大,给检测带来不便。基于线性调频脉冲信号相关检测,提出了一种自适应门限设定方法,可以在一定的条件下替代自动增益控制电路。这一方法根据发射信号、传输信道、发射系统和接收系统的参数,依据声信号到达接收端的时刻,自动调整相关峰检测时的门限值,简便易行。仿真和湖上试验结果表明,这一方法可以有效地保证计算信号到达时刻的准确性。