基于声学法测温的声波飞渡时间研究

声波飞渡时间的准确测量是声学法测温中影响温度场测温准确性的主要因素。采用互相关分析法计算单一频率声波信号及宽带频率声波信号的声波飞渡时间,仿真结果表明宽带频率信号由于具有较强的抗噪能力在计算声波飞渡时间时不受声波信号周期、信号延时时间等因素的限制,可用于工程实践。同时采用频率为40kHz的正弦波超声波探测器在均匀温场条件下对超声波信号的衰减程度进行试验研究,试验结果表明40kHz的正弦波超声信号在不经过放大处理条件下,其可测温场的距离仅为160mm。     

基于超声波A/D采样法的相位差位移测量方法

为了提高超声波位移测量分辨率,提出一种基于超声波A/D采样法的超声波相位差位移测量方法,利用超声波信号的相邻采样数据之差,消除了超声波信号中的直流成分对相位差位移测量的影响,再通过不同相邻采样数据之差的比值建立了相位差位移测量的数学模型,由此获得较高的相位差位移测量分辨率。该方法的采样电路简单,不需要高倍数超声波信号采样率,仅需在一个超声波信号周期里采样10几个数据,就可获得亚微米级的位移测量分辨率。实验结果验证了该方法的有效性。基于该方法研制的超声波位移测量平台,若超声波频率选用40 kHz,则位移测量分辨率可达1 μm。     

基于LabVIEW的一种解决非整周期采样问题的算法及实现

本文研究了非整周期采样导致的频率测量不准确问题,基于迭代算法提出了一种频率跟踪算法,并使用LabVIEW构建了具有采集和分析功能的虚拟仪器来加以实现.仿真结果表明,本算法能较好解决非整周期采样问题,基于此算法设计的虚拟仪器能够精确测量低频信号的频率和电压参数.     

一种水声声速的时频测量综合算法研究

针对飞行时间测量法中信号起振点难以检测而导致的测量误差问题,提出了一种基于时频的综合测量算法,以获得高精度超声波声速。首先运用信号时域互相关法,测量声波飞行的整周期时间;再利用信号频域信息中相位差,获得超声传播群延时信息;最终通过时域与频域综合信息获得高精度的飞行时间测量,从而提高声速的测量精度。声速测量平台采用“FPGA+微处理器”架构,对提出的方法进行验证,实测数据结果表明该声速时频测量算法有效,并具有较好的实用价值。     

科氏流量计信号处理中频率跟踪方法的研究

采用ＤＦＴ方法处理科氏质量流量计的信号是项新技术。本提出一种频率跟踪方法,可以在不过零开始采样的情况下,实现整周期采样,保证频率和相位差测量的精度,仿真结果说明了本方法的有效性。     

基于整周期时域回归识别滚子间距变化的保持架故障诊断方法

针对目前轨道交通领域大量出现使用非金属保持架取代金属保持架,使得保持架发生故障后无法产生周期性金属碰撞信息而难以有效识别的问题,提出了基于整周期时域回归识别滚子间距变化的保持架故障诊断方法。通过采集含有滚子通过外环承载区应力信息的振动信号,首先进行跟踪采样频率修正,再按保外周期进行整周期化,同时保留外环频率及各滚子抖动的边频信息进行频域滤波,最后利用极大值得到各滚子间隔信息,从而识别保持架是否出现故障。通过仿真和实际非金属保持架轴承信号应用表明,该方法能够有效提取到反映各滚子间隔是否异常的有用信息,从而实现保持架的故障诊断。     

超声波测振信号的Hilbert变换解调方法研究

以纵向压力波形式定向传播的超声波遇到振动物体时,反射超声波信号的相位会因多普勒效应而被振动所调制.对该反射超声波信号求导得到含有时变相位及时变幅值的调幅调频信号,采用Hilbert变换解调方法求取该调幅调频信号的瞬时幅值和瞬时频率.由于超声波信号存在幅值衰减,而超声波频率不易受外界干扰,故从瞬时频率中提取被测物体的振动速度,并由振动速度求导得到振动加速度.仿真及实验结果表明:Hilbert变换解调方法能够有效地从反射超声波信号中提取瞬时频率信息,而且与实际振动速度及振动加速度相比较,从瞬时频率中提取的振动速度及振动加速度具有较高的准确性.     

干耦合超声波激励信号研究

为保证干耦合超声波探头的正常工作,采用理论分析与实验相结合的方法对其激励信号进行选择。干耦合超声波探头与试件直接接触,入射能量低,不同粘接状况下接收信号能量(E)差异较大,品质因数(Q)能够表征接收信号的带宽及强度分布,两者可作为激励信号的选择依据。根据各信号表达式分别采用方波、锯齿波及高斯窗、海明窗和汉宁窗调制的正弦脉冲信号进行试验。试验结果表明:在重复频率和电压幅值不变的条件下,对于玻璃纤维/丁腈橡胶复合材料粘接板,最优激励波形为5周期汉宁窗调制正弦波脉冲信号,激励频率约为100 k Hz,为干耦合超声波探头的检测应用提供基础。     

超声波测振信号的能量算子解调方法

连续超声波束遇到振动物体表面会产生多普勒效应,反射超声波信号是受振动信号调制的非线性调相信号。对反射波信号求导获得调幅调频信号,再采用能量算子对称差分法,求取该调幅调频信号的瞬时幅值及瞬时频率。鉴于超声波反射回波信号存在幅值衰减现象,而超声波频率不易受外界干扰,故通过调幅调频信号的瞬时频率提取被测物体的振动速度,并由振动速度求导得到振动加速度。同时,从幅值及频率两个方面探讨振动测量范围。仿真及实验结果表明:基于能量算子的超声波测振信号解调方法能有效地提取振动信号,与传统的相位解调方法相比,具有更大的测量范围。     

圆度测量中基于相关性分析的信号周期计算方法北大核心CSCD

论述了用单测头进行现场圆度测量时,应对圆周封闭性问题的解决方法。利用傅里叶变换分析测量信号的频域特性,得到信号的各频率分量,通过滤波的方式消除噪声影响、漂移影响。提出一种基于相关性分析的方法,准确获得测量信号周期。通过MATLAB进行仿真分析,验证了该方法的正确性和可靠性。通过改变测量信号的频率和幅值,即改变圆度测量时的转速和偏心量,得到周期计算误差随信号频率和幅值变化的关系。结果表明周期计算误差随频率的增大而减小,即频率越高,用该方法得到的周期越接近于信号的实际周期;但当频率一定时周期计算误差值不随幅值改变而产生显著变化。