板材厚度变化对Lamb波透射系数的影响

对Lamb波与厚度变化的板材之间的相互作用进行了分析。针对S0模式Lamb波入射情况,利用混合边界元模型计算了台阶状散射体的透射系数与厚度变化的关系,并进行了实验验证。结果表明S0模式的透射系数能够很好的反映板材的厚度变化,从而为该类材料的定量无损检测提供一定的理论支撑,在实际工业中具有重要的应用意义。     

基于经验小波变换的干耦合超声检测Lamb波信号分析

为提取出干耦合Lamb波检测信号中的有用信息,采用经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)对检测信号进行分析。首先定义一组经验尺度和经验小波函数,根据傅里叶变换结果对信号频谱进行分割,提取出围绕中心频率具有紧支撑特性的不同频段;然后通过选择合适函数,建立紧支撑的小波框架;最后对信号进行经验小波变换,得到不同的分解模态。针对玻璃纤维复合材料板的干耦合Lamb波检测实验结果表明:采用EWT方法能够分解出信号中不同的固有模态,揭示信号的频率结构,区分缺陷的大小,反映Lamb波传播特性。与经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法相比,EWT方法计算量小,分解模态少,没有虚假和无法解释的分量,显示该方法的优越性。     

薄板钢结构超声检测Lamb波激励与模态分析

运用超声Lamb波对薄板钢结构进行检测,采用斜入射方式实施Lamb波的激励,并对检测信号进行模态分析。经实验发现选择合适的频率/入射角组合可实现对Lamb波模态的选择和控制,实现对检测对象的检测策略,并具有一定的工程应用价值。     

基于多分辨分析的时频分析

短时傅里叶变换由于采用固定宽度的时域窗，在缓变与瞬变信号共存的宽频带信号分析中，其时间与频率分辨力矛盾突出。采用Mallat算法的小波变换能够将信号正交分解成多尺度的信号分量，然而所提供的时频信息不很直观，难以识别其时频谱。通过对短时傅里叶变换和小波变换在时频分析中的优缺点分析，发现两者具有互补性。因此本文提出基于多分辨分析的短时傅里叶变换（取名为WAVSTFT），即采用Mallat算法将信号分解成多个尺度信号分量，再对各分量分别做与其尺度相适应的短时傅里叶变换，最后把得到的各时频谱在同一个不相平面上叠加，从而得到信号的总体时频构造。经理论分析与实例验证，该方法有效可行，为工程测试中的时频分析提供了一种有效的手段。     

基于STFT和DBN的高压电缆瓷套式终端液位智能检测

瓷套式高压电缆终端内部液态介质关乎高压电缆的运行安全,其内液位定时检测可以有效排除因介质泄露引起的安全隐患。该文提出一种基于STFT和DBN的瓷套式高压电缆终端液位智能检测方法。首先,对超声兰姆波信号进行信号分割,并通过短时傅里叶变换获取分段信号的时频表示;然后,提取分段时频信号的有效值、峰峰值、峭度和波形因子等统计特征;最后将提取的特征作为深度置信网络模型的输入,并将液位分为15个区间作为网络输出。实验训练迭代5 000次时,所提方法的液位识别准确率为92%;当训练迭代10 000次时,测试正确率达到100%。实验结果表明,该方法可以准确地识别液位的高度范围,并提供一定的维护指导。     

基于希尔伯特黄变换的超声信号分析

传统的分析方法难以对细小裂纹缺陷尺寸进行有效判别,而依靠人工判别细小缺陷尺寸常导致检测准确度差、效率低下.针对这类问题,提出了一种基于希尔伯特黄变换的超声缺陷信号识别算法.通过对超声无损检测缺陷信号进行自适应经验模态分解得到不同频率的固有模态函数,再进行希尔伯特变换得到信号的瞬时频率、希尔伯特谱和边际谱.根据边际谱体现...     

基于HHT的多模式Lamb波走时提取

薄板超声Lamb波层析成象研究中,走时是重要的信号特征,但多模式和频散特点给单一模式走时提取带来困难,一般信息提取技术对Lamb波分析较难有理想结果。该文提出利用HHT方法分析信号,先利用经验模式分解成本征模态函数,然后进行Hilbert变换分析边际谱并提取单一模式。与FFT、小波变换分析对比,HHT方法较好的反映了Lamb波信号多模式的随时间、频率分布。与小波变换提取走时数据结果相对比,HHT方法所得走时数据用来反演的图象更接近缺陷真实尺寸。     

高速铁路客车振动特性时频分析

对于高速铁路车辆的振动试验,为克服传统傅里叶分析方法不具备时域信息的不足,引入分析非平稳数据的时频分析方法。针对轴箱和车体的垂向振动信号数据,分别采用传统的快速傅里叶变换(FFT)、短时傅里叶变换(STFT)、小波变换(WT)和希尔伯特黄变换(HHT)进行数据分析处理,并对比各种分析方法的优缺点。对比发现,HHT方法是应用于车辆振动信号处理中的最佳时频分析方法。     

基于Lamb波高阶模态厚度共振的薄片厚度表征

爆破片是气路控制系统阀门中的关键元件,其厚度是影响压力开关阈值的关键参数,对其厚度的精确表征具有重要意义。为此,研究了薄片的Lamb波高阶模态的厚度共振响应与薄片厚度之间的关系。对200 μm和50 μm两种不同厚度的不锈钢薄片的厚度共振模式进行了数值模拟,并通过厚度共振频率和厚度之间关系的理论公式计算其厚度。建立了一个使用超声纵波直探头激发、探测不锈钢薄片共振模式的实验系统,得到两种不锈钢薄片的厚度共振频率,通过理论公式计算厚度并与点探头测厚仪的测量结果对比。利用模拟及实验得到的共振峰频率所计算的厚度与实际的厚度测量结果均吻合较好。利用Lamb波在截止频率处可以产生多模态的厚度共振,这些模态均可用于薄片的高精度厚度表征。     

超声Lamb波在缺陷处的二维散射特性研究

利用散射系数周向分布图研究了超声Lamb波在缺陷处的二维散射特性。建立了超声Lamb波与缺陷交互作用的有限元仿真模型,采用双元激励法产生单一S0模态入射信号,利用吸收边界消除边界回波的影响,采集缺陷所有方向上的散射信号并产生散射系数周向分布图。此模型的计算结果与实验结果一致,证明了模型的正确性。研究了S0模态与通孔和通透裂纹两种缺陷的交互作用,并测量了S0模态以零度角入射缺陷时的周向散射系数分布图,利用其图形特征可以进行缺陷种类识别。分析了散射场中多模态信号的能量分布,指出检测中若激励单一模态,而接收多模态信号,可以防止漏检,更有效地检测缺陷。     

Approach to Lamb Wave Lateral Crack Quantification in Elastic Plate Based on Reflection and Transmission Coefficients Surfaces

Ultrasonic guided wave is promising in structure integrity management, but there is still much to learn about it because of its complex mechanism. Defect sizing or quantification is very important for structure inspection using ultrasonic guided waves, and this inverse problem is also very difficult to solve. The work presented in this article aims to resolve the lateral crack quantification problem in the inspection of thin elastic plate using Lamb wave. First, two-dimensional (2D) boundary element method (BEM) simulation was used to study the interaction of one chosen pure mode Lamb wave with lateral crack defect, and this could be defined as the forward problem. Then reflection and transmission coefficients surfaces were built from the results of the numerical simulation. Finally, an approach for lateral crack quantification based on these reflection and transmission coefficients surfaces was proposed. The quantification examples show that the presented approach gives acceptable accuracy. Some limitations of this approach are also discussed.     

New Developments in Structural Health Monitoring Based on Diagnostic Lamb Wave

Structure health monitoring based on diagnostic Lamb waves has been found to be one of the most promising techniques recently. This paper has a brief review of the new developments on this method including the basic novel of the method, fundamentals and mathematics of Lamb wave propagation, narrowband and wideband Lamb wave excitation methods, optimization of excitation factors and diagnostic Lamb wave interpretation methods.     

Lamb波在铝板缝类缺陷检测中的应用

为了研究Lamb波在缺陷板检测中的应用,建立非线性Lamb波检测系统.该系统用于检测具有不同深度裂纹的铝合金板和具有不同拉伸载荷循环的铝合金板.通过快速傅里叶变换(FFT)对获取的时域波形进行分析,得到两种缺陷对Lamb波非线性效应的影响.测试结果表明,对于裂纹缺陷,缺陷深度增加将增大试件超声非线性效应.当裂纹深度超过...     

Lamb波传播特性研究

应用三维弹性理论对Lamb波频散曲线进行理论建模.在Lamb波主动监测系统中,应用Gabor小波变换理论分析Lamb波信号的时延及相位角,获得了板中Lamb波的相群速度频散曲线.比较理论曲线与实验数据,证明了三维弹性理论建模方法的有效性.     

表面裂纹的激光超声可视化兰姆波检测研究

兰姆波在板材的缺陷检测中具有重要的地位,但兰姆波在裂纹检测过程的可视化实验研究较少。通过激光超声可视化技术,观察了激光激励出的宽频兰姆波在0.4 mm深、0.2 mm宽的裂纹上的反射和透射现象;并利用带通滤波技术,研究了不同中心频率的兰姆波在裂纹上的散射特性。结果发现:兰姆波在裂纹上发生了模态转换现象,出现了传播速度较快的兰姆波模态;并随着兰姆波频率的增加,反射兰姆波的能量增强。该研究为板中裂纹的兰姆波检测提供了实验参考。     

基于提升小波包和模糊模式识别的结构损伤识别

针对网架结构的损伤特点,提出基于提升小波包特征提取的模糊模式识别的结构损伤诊断方法。该方法首先利用提升框架,将结构振动测试信号进行提升小波包分解,提取小波包信号分量能量作为损伤识别的特征向量,以此建立模糊模式识别的模糊子集,最后利用模糊C均值聚类分析与择近原则相结合的模糊模式识别方法对结构进行损伤识别,并研究噪声对该算法的影响。为了证明该方法,对一个二层网架结构模型进行数值仿真,结果表明该方法能够有效地识别损伤。     

基于统计模式识别的彩色图象分割方法

根据岩芯铸体薄片图象特点,提出了用颜色空间作为特征空间,利用统计模式识别的监督分类方法,最小距法则来对彩色图象进行真彩色二值化分割。实际结果证明该方法具有快,有效和准确的特点,对于彩色岩芯图象的分割处理十分有效。     

基于增强的低对比度印品缺陷的识别技术研究

目的 针对当前印刷缺陷检测系统中存在的低对比度印刷缺陷检测精度不高等问题,基于HSV颜色空间,提出一种增强的低对比度印刷缺陷识别方法。方法 首先,将标准样张图像与采集到的印刷图像由RGB颜色空间转换到HSV颜色空间,并提取视觉上变化敏感的亮度分量V作为待检测对象;其次,将对比度受限的局部直方图均衡（CLAHE）与数学形态学相结合,来增强显现待检测图像中的缺陷;再次,使用连通域分析方法来获取缺陷的面积、周长、离心率、长宽比和圆形度等5种特征信息,并以此建立15个特征模型;最后,构建基于PNN的印刷缺陷识别神经网络,并在Matlab中实现对低对比度印刷缺陷的识别。结果 15个模型的平均耗时为475 ms,都控制在毫秒级别,满足了现代印刷缺陷检测对于实时性的要求。其中模型2的测试正确率为95%,能够识别污点等点缺陷,模型3和模型12的测试正确率为93%和93.3%,能够识别刮痕等线缺陷,模型5的测试正确率为93.1%,能够识别墨迹等面缺陷,且测试正确率高于基于BP神经网络的缺陷识别方法。结论 从缺陷检测的实时性和精确性上来讲,提出的方法能够对低对比度印刷缺陷进行实时和精确的检测。