基于"能量-缺陷"的金属基复合材料缺陷信号特征提取

将小渡包多分辨率分析与能量谱相结合，提出了一种复合材料缺陷特征提取的方法一“能量-缺陷”法；首先将检测到的复合材料缺陷超声信号进行3层小波包分解，在通频带范围内得到分布在不同频段内的分解序列，进而分别求出各频段的总能量，选取最能反映缺陷特征的参数一“能量特征向量”作为特征参数，进行缺陷的识别；以金属基复合材料超声信号为例，运用“能量-缺陷”法进行了缺陷信号特征提取，试验表明此方法是一种行之有效的新方法。为复合材料缺陷检测与识别开拓了新的思路。     

金属基复合材料缺陷超声信号消噪研究

为了剔除金属基复合材料缺陷超声信号中的噪声，得到没有污染的缺陷信号，便于进行信号分析，文章中使用了一种改进小波包消噪方法——平均能量阈值法，讨论了平均能量阈值法消噪的原理，并将小波包的多尺度时频分析及重构结合在一起，用于信的消噪研究中，通过仿真实验并与小波消噪方法进行对比。证明了该方法消噪的有效性；结果表明基于平均能量阈值法消噪技术在保信号奇异性的同时，能有效地去除金属基复合材料缺陷超声信号中的噪声。     

结合信号重心与ASDF估计超声窄带信号时延

以ASDF(Average square difference function)作为超声窄带信号时延估计统计量,对其估计性能进行详尽的分析。并针对噪声对ASDF统计量极值的影响,提出结合信号重心检测和ASDF的时延估计方法,对ASDF统计量进行插值以达到分数延迟的估计精度。仿真实验和实际测试表明,该方法完全可以作为超声窄带信号时延统计量。此外,可以有效地避免噪声对ASDF统计量全局极值偏移的影响,并可极大地减少运算量,满足实际应用的要求。     

基于功率倒谱的超声测距时延估计方法研究

基于互相关函数的时延估计方法是脉冲法超声测距中最常用的算法,但窄带超声回波信号的慢衰减高频振荡特性导致它们的相关函数在峰值位置近似作等幅振荡,从而为精确搜索相关函数的峰值带来困难.首先建立了超声测距时延估计模型,然后提出了一种适用于超声测距的基于功率倒谱的时延估计新方法.仿真与实验研究表明,该方法在高信噪比下可以精确得到时延估计值,同时避免了超声回波信号的慢衰减高频振荡特胜对时延估计带来的影响.最后对该方法的优点与不足作了说明.     

串脉冲超声导波断轨检测技术研究

针对传统的钢轨断轨检测效率低、无法进行实时检测的不足,对串脉冲超声导波断轨检测方法进行了研究.首先为了增强发射能量,同时达到脉冲叠加的目的,研发了脉冲个数、脉宽、间隔均可调的高压串脉冲超声导波发射系统;为了保证接收信号的信噪比和空间精度,用匹配滤波的方法对接收信号进行脉冲压缩.采用研制的串脉冲超声导波断轨检测系统,选用SH导波换能器在钢轨上进行了检测实验.结果表明,检测系统性能稳定,经过串脉冲叠加,使接收信号的幅值约为单脉冲接收信号的3倍,经过匹配滤波后,信噪比得到明显提升.该方法的换能器置于轨腰,能够对钢轨实现在线监测.     

无人机复合材料超声检测系统的设计研究

针对无人机复合材料的特点设计了一个超声检测系统,阐述了系统超声探头频率的选择、数据采集的硬件和软件实现方法。采用该系统对玻璃纤维复合材料进行缺陷检测,实验结果表明,可以通过超声回波信号的幅值直接判断出缺陷的尺寸。     

基于小波理论的缺陷检测中的噪声处理

海底管道缺陷检测中的一个重要问题是对超声数据的噪声处理。检测过程中只有剔除叠加在有效信号中的高频噪声和干扰,才能获得有用的超声信号。因此,超声波检测能否准确的关键是对信号背景噪声进行怎样的处理。本文基于小波分析技术,对三种小波滤波方法进行了比较,并通过labview软件同时运用小波技术在NI硬件上实现滤波过程,最后给出了实验图像,得到了较好的效果。     

多层复合材料超声检测的数值模拟

介绍了超声反射法的基本原理及其特点,并利用有限元方法对超声检测过程进行了数值模拟。通过对接收信号的分析,可以看出超声波检测复合材料检测精度较高,检测效果较明显,可以准确地识别出是否存在缺陷以及判断出缺陷的位置。     

碳纤维复合材料超声缺陷信号特征提取与降维

在对碳纤维复合材料进行超声无损检测时获取的回波信号往往构成复杂,某些缺陷特征不明显,使用传统小波方法对这类信号进行特征提取时效果并不理想。为解决上述问题,提出基于双树复小波包变换的频带局部能量特征提取方法以获取碳纤维复合材料超声缺陷信号的初始特征向量;在此基础上,使用基于粗糙集的ε-约简方法完成特征降维。实验结果验证了所提出方法的有效性,为实现碳纤维复合材料缺陷的自动和准确识别提供了新途径。     

基于包络滤波的玻璃纤维复合材料缺陷评价研究

针对超声检测中回波信号是经过缺陷、界面反射多次叠加,形成突变主要体现在高频成分中的特点,采用三次Hermite插值算法求取原始信号的包络线,然后对去除包络后信号进行分析,波包峰值的大小可以反映玻璃纤维上面板内部缺陷的尺寸.     

超声相控阵缺陷检测聚焦技术仿真分析

采用有限元方法对超声相控阵缺陷检测技术进行分析.首先介绍了超声波波束聚焦、偏转的基本原理,然后使用COMSOL有限元分析软件以及Matlab仿真程序对超声相控阵缺陷检测技术进行建模,在该模型的基础上分析了超声相控阵延时聚焦技术的实现过程与方法.在仿真过程中,通过改变阵元参数,研究其对于超声相控阵缺陷检测信号的影响,并结合物理实验进行了验证.分析结果表明,超声相控阵的延时聚焦技术减小了发射波的波幅宽度,提高了缺陷点回波信号的幅值;基于延时聚焦技术的发射信号,其波束指向性图的主波瓣波束较窄,幅值较高,旁瓣幅值降低,提高了图像分辨率以及成像质量.     

超声传感器在电机定子局部放电研究中的应用

在利用超声波进行发电机定子绕组局部放电的在线监测中,超声传感器的选型、超声波信号的衰减以及时延性都将影响到在线监测的效果.鉴于此,通过将发电机正常运行时的噪声频谱与局部放电超声信号频谱进行分析对比,并建立定子模型,通过仿真实验获取超声波传播时的声压分布图;再通过实验检测对超声信号在传播过程中的衰减与时延性进行分析研究....     

超声回波信号特征提取器的设计

本文提出一种结合模拟电路和CPLD器件对超声回波信号特征提取的方法,提取的特征量包括8寸间、能量和幅值信号。通过对超声回波信号特征的分析,该方法利用微分器、积分器、延时电路、波门电路、计数器以及峰值保持模块,直接对检波后的超声信号进行处理提取信号特征。最后对各个模块进行了模拟仿真,结果表明本文提出的电路设计可以实现对超声回波特征的提取,能够提高精度和检测效率,并为进一步自动检测开发提供了基础。     

高精度波束形成的相控阵超声系统研究

为深入研究管道环焊缝缺陷特性,需要相控阵检测系统提供完全控制激励信号参数和获得接收回波信号的特性,针对该问题设计了32个模拟通道,可接入128个阵元,数字化频率达到125 Msample/s的相控阵超声检测系统.采用流水线式延时实现小数倍延时,脉冲发射延时精度为2.5 ns;使用Master-Slave结构的管理方式,在硬件上合理分配资源,对回波数据进行线性插值,同时根据脉冲的延时方案对各通道的插值数据进行存储,实现高精度数字波束形成.使用Hilbert变换提取形成波束在FIR滤波器滤波前后的包络,得到滤波后信噪比提高了9.4 dB.对标准试块进行缺陷检测实验,实验表明在深度上缺陷定位的相对误差为1.7%,相对于现有系统检测精度提高了接近2倍.     

基于虚拟仪器的霍尔电流传感器延迟补偿研究

对霍尔电流传感器延迟产生的机理进行分析。采用虚拟仪器技术,用实验方法辨识出霍尔电流传感器测量超声频域信号的延迟时间。介绍了非线性曲线拟合方法在电流传感器延迟补偿中的应用。测试表明,补偿收到了良好的效果。     

小波分析在管道缺陷超声检测中的应用

在管道缺陷超声无损检测中，作为检测基本数据的脉冲反射回波信号受到电子噪声(包括热噪声和量化噪声)和结构噪声的干扰，使材料的缺陷信号变得难以识别。小波变换借助于时．频局部分析特性，已成为现代信号处理中的一种重要方法。在阐述小波变换基本原理的基础上，研究了管道超声缺陷信号的小波分解与重构。利用此方法对超声信号进行分析，可方便地识别是否存在缺陷以及缺陷的位置。     

基于双弹头Hopkinson杆的高g值加速度传感器的动态线性分析

分析了高g值加速度传感器动态线性的测试原理并对双弹头Hopkinson杆的可靠性进行了验证;同时利用双弹头Hopkinson杆激光干涉冲击试验装置测量了高g值加速度传感器的动态线性。该方法是将双弹头Hopkinson杆作为冲击加速度发生器,用双膛冲击发生器发射两个子弹（分别为内、外弹）,当两子弹分别单独与双弹头Hopkinson杆相撞时,通过控制冲击加速度发生器,使产生的加速度脉冲频率相同且峰值分别为a外、a内,测得加速度传感器对应输出加速度峰值分别记为A外、A内;保持相同的发射条件,当内外弹同时与Hopkinson杆相撞时,使两子弹作用于细杆上的冲击加速度脉冲的频率相同且峰值仍分别为a外、a内;根据应力波叠加原理,则叠加后产生的加速度峰值为a总=a外+a内,测得加速度传感器对应输出的加速度峰值记为A总;从而可以求出ΔY=(A外+A内)-A总,通过分析ΔY是否在所要求的范围内来说明被测加速度计的动态线性。     

针对轨道车辆车窗胶粘结构双晶探头检测方案设计

为了对不易拆除的列车车窗胶粘结构进行脱粘检测,利用超声检测方法探伤快、灵敏度高的优点,提出了超声脉冲回波量化检测的方法。采用仿真与实验相结合的手段,通过建立车窗胶接结构仿真模型,详细分析了超声波在粘胶材料中的传播过程以及探头不同参数对超声信号的影响,设计了一款专门针对车窗胶粘的一款双晶探头;最后搭建超声检测实验系统,验证了该仿真模型以及探头检测的正确性和可靠性,为车窗胶接结构脱粘检测定量分析提供了参考模型和理论依据。     

Concurrent localization of multiple robots

A concurrent localization method for multiple robots using ultrasonic beacons is proposed. This method provides a high-accuracy solution using only low-price sensors. To measure the distance of a mobile robot from a beacon at a known position, the mobile robot alerts one beacon to send out an ultrasonic signal to measure the traveling time from the beacon to the mobile robot. When multiple robots requiring localization are moving in the same block, it is necessary to have a schedule to choose the measuring sequence in order to overcome constant ultrasonic signal interference among robots. However, the increased time delay needed to estimate the positions of multiple robots degrades the localization accuracy. To solve this problem, we propose an efficient localization algorithm for multiple robots, where the robots are in groups of one master robot and several slave robots. In this method, when a master robot calls a beacon, all the group robots simultaneously receive an identical ultrasonic signal to estimate their positions. The effectiveness of the proposed algorithm has been verified through experiments.     

超声信号的非线性行为及应用

超声波检测技术广泛地应用于材料与设备的无损检测中.而表征材料与设备性能和缺陷信息的超声回波信号由于与传输介质、缺陷相互作用,再加上各信道中不同种类的噪声介入,变得非常复杂.充分理解和认识超声信号中的非线性行为,对材料和缺陷检测与评估有重要意义.本文以海底管道检测为背景,以缺陷的脉冲超声回波信号为研究对象,通过替代数据法和统计特征量方法,从时域的角度检验了超声信号中的非线性行为特性.通过大量的试验数据分析表明,超声信号中存在明显的非线性行为,而且这种非线性不是由测量过程中测量函数引起,而是由系统本身产生的,即由超声波与目标体相互作用而产生.论文还就超声信号中蕴涵的非线性特征的应用和前景进行了分析和展望.为更深入地认识和利用这些超声信号提供了一种手段.