基于小波变换的金刚石单晶生长声发射信号的降噪分析

依据小波变换的基本原理和方法,采用阈值降噪法对高温高压条件下金刚石单晶生长过程的声发射信号进行了小波降噪处理。结果表明:采用小波阈值降噪法能较好地消除金刚石单晶生长过程中声发射信号中的噪声,而且还保证了本身的声发射特性没有被破坏,从而可以更加准确地分析金刚石单晶的生长过程。     

基于输气管道泄漏声发射信号特征的小波基构造研究EI北大核心CSCD

小波分析是目前管道泄漏检测中应用极为广泛的降噪方法,但使用的均为通用小波基函数,不能有效匹配具体的管道泄漏声发射信号,从而降低了降噪效果。针对该问题,通过数学解析模型计算得到管道泄漏声发射仿真信号,再以此信号为基础,构造出了适合管道泄漏特征的小波基函数。利用构造的小波基对试验泄漏信号进行降噪并做互相关计算,结果表明,当小波消失矩为3或4、滤波器支撑长度为8时的泄漏定位误差最小,仅为3.62%。将此构造小波基与通用小波基系列分别对试验泄漏信号进行降噪并做互相关计算,结果表明,采用构造小波基时的泄漏定位误差是最小的。这说明该小波基符合管道泄漏声发射信号的基本特征,从而可以更有效地抑制噪声,降低管道泄漏定位的误差。     

压缩载荷下陶瓷材料声发射特性的实验研究

对陶瓷材料在两种压缩加载下破坏过程中的声发射特性进行实验研究。三点弯曲和巴西劈裂实验中,采用多通道声发射系统监测了陶瓷试件的破坏过程。对声发射信号进行分析,结果表明,声发射能量数、事件数、振铃数等参数都反映了材料内部损伤演化扩展直至试件宏观断裂的过程。利用声发射参数可以定位陶瓷试件的破坏位置;试件断面的宏细观分析表明,陶瓷的脆性破坏机制主要是颗粒附近的微裂纹开裂。     

基于小波聚类的罐底声发射源聚集区域自动识别

利用声发射(AE)技术进行储罐罐底腐蚀检测过程中,不仅要获得声发射信号,还要根据声发射源分布的疏密了解罐底各处的腐蚀情况.传统方法一般采用人工方式进行腐蚀区域划分和识别,效率和准确率都低.为解决该问题,提出了一种基于小波聚类的罐底声发射源聚集区域自动识别方法.算法过程主要包括:划分网格、二维离散小波变换、区域查找和标记、确定声发射源所属区域等步骤.现场实验数据表明,该方法能够对任意分布形状的声发射源聚集区域进行自动识别,特别是能够将因加热盘管腐蚀产生的声发射源划分到同一区域,有效提高了对罐底腐蚀评估的效率和准确性.此外,以声发射源分布信息熵作为区域识别有效性的评价指标,选择信息熵最大的识别结果作为最终声发射源聚集区域识别结果最为有效.     

三维编织复合材料测试中声发射信号的分析与研究

论述了声发射技术在三维编织复合材料弯曲过程中的应用及实验方法,给出了声发射在三维编织复合材料中弯曲过程的特征.为了精确地知道材料的损伤部位,声发射源信号的采集非常重要.试验结果表明,考虑到声发射源定位研究的准确性,建议采用波形分析法.在声发射信号的采集过程中比较了参数分析法和波形分析法.根据信号的衰减程度,选择较准确的声发射源信号.利用小波变换的不同算法得到了三维编织复合材料较准确的声发射信号.     

基于二次相关加权阈值的滚动轴承声发射信号小波包降噪算法研究

针对滚动轴承疲劳损伤初期声发射信号微弱而易湮没于噪声中难以有效检测的问题,提出一种基于二次相关加权阈值的声发射信号小波包降噪算法。通过计算原始信号各小波包分解成分自相关函数与噪声自相关函数的互相关系数(二次相关),对"3σ"阈值加权得到小波包分层阈值,实现对声发射信号的降噪。仿真分析与实测声发射信号分析表明,该方法能够有效去除干扰噪声,凸显声发射冲击信号。     

断铅试验声发射信号处理与损伤源定位研究

以断铅试验为例模拟材料的断裂损伤事件,进行声发射特征参数和损伤源定位的试验研究,采用小波变换对声发射信号进行分解和重构。结果表明:声发射计数、能量和有效值对断铅具有较高的检测灵敏度;仅依据声发射幅值并不能判断铅芯断裂释放的声发射信号能量的高低。采用4层小波变换将断铅声发射信号分解到不同的频率段并进行重构,将高频接触摩擦信号和低频噪音信号滤除,能准确提取铅芯断裂特征信息。通过布置多个传感器对断铅位置进行定位的方法完全可行,时差线定位偏差不超过10 mm。     

Gabor小波时频分析在声发射信号处理中的应用

介绍Gabor小波时频分析的基本理论,用数值仿真举例验证Gabor小波时频分析可同时在时域和频域上来表征信号分布的特点。利用该方法可得到声发射源定位中传感器接收到的声发射信号在时域和频域上的分布,并用于区分声发射信号的传播模式和不同的信号组成,得到声发射波群的准确到达时间,从而提高时差定位的精度。     

基于Symlets小波变换的燃气管道泄漏诊断方法

提出一种新的基于无线传感器网络的管道泄漏诊断方法,以解决现有管道泄露诊断方法存在的定位精度差、距离受限和实时性差的问题.该方法采用分布式数据融合技术,在源节点处利用Symlets小波变换提取包含泄漏特征的单模态声发射信号,消除噪声干扰及频散现象;在汇聚节点处根据信号幅值大小将泄漏点两侧的信号排列组合,利用互相关时差定位和加权平均原理获得泄漏点位置坐标.实验结果表明,基于无线传感器网络的新型管道泄露诊断方法可显著提高泄漏点定位精度,其定位误差小于5%.     

基于声发射的滚动轴承损伤定位方法研究

低速重载轴承故障特征频率低,受转速波动影响大,难以使用频谱分析进行故障源定位。将基于到达时间差的声发射定位方法应用于轴承故障定中,找出损伤的确切位置。针对轴承的环形结构,建立了不依赖于声发射传播速度的定位计算模型。同时提出了基于小波包分解的最优时差计算方法来提高定位精度。推力轴承座圈上的断铅实验和模拟损伤定位实验均表明该方法具有很高的定位精度。该定位方法不依赖于转速和频率分析,对变速大型轴承的故障定位具有应用潜力。     

局部特征尺度与小波阈值协同下密封摩擦面AE信号降噪研究

针对机械密封低速阶段存在信号内源耦合与外部干扰因素的共性问题,提出了信号局部特征尺度分解(local characteristic-scale decomposition, LCD)与小波阈值协同降噪方法。基于局部特征尺度分解结合小波阈值方法与声发射信号降噪的信息映射关系,建立了互相关系数对含噪分量识别机制,将纯净分量和降噪后的含噪分量进行重构,实现信号降噪,并搭建了机械密封声发射测试台,试验结果表明,LCD-新阈值降噪方法降噪效果优于LCD强制降噪和小波阈值降噪,LCD-新阈值降噪的信噪比分别比LCD强制降噪和小波阈值降噪高出20%和23%。从而证明基于局部特征尺度下密封声发射信号协同小波阈值的降噪技术维持了信号的可用性,保障信号故障特征,为进行机械密封全生命周期管理奠定了理论基础。     

基于CEEMDAN-小波包自适应阈值混凝土声发射信号降噪研究EI北大核心CSCD

为了得到更加纯净的混凝土声发射(acoustic emission, AE)信号来更准确地监测混凝土结构破裂过程,提出了一种完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition, CEEMDAN)与小波包自适应阈值联合方法对循环荷载作用下的混凝土声发射信号进行降噪处理,运用信噪比和快速傅里叶变化(fast Fourier transform, FFT)分析来验证所用方法的可行性。实验结果表明:结合CEEMDAN-小波包自适应阈值对混凝土声发射信号进行降噪的效果较好,能有效地保留混凝土声发射信号特征信息,对混凝土声发射信号降噪提供新的思路,为后续利用声发射信号分析混凝土结构内部微裂纹扩展及演化特征奠定基础。     

AE信号快速辨识

根据煤岩声发射监测特性以及声发射信号推断声发射源的技术,提出一种利用近场MUSIC算法快速识别煤岩声发射信号的方法。在煤矿AE信号监测中,利用该算法对声发射信号的空间位置进行估计,将该算法估计的结果与巷道形状及工作面相适配,可以基本定位声发射源的位置。仿真实验结果证明了该算法的有效性。     

基于短时能量的声发射源定位方法研究

通过分析语音信号端点检测的原理,提出将语音信号的短时能量端点检测方法应用于声发射信号到达时间的测定,并采用光纤F-P双探头传感器进行定位实验。首先,运用经验模态分解（EMD）对传感器接收到的声发射信号进行滤波预处理;其次,通过计算声发射信号的短时能量来确定声发射信号的到达时间;最后,根据各传感器检测到的声发射信号的到达时间差进行声发射源定位。实验结果显示,绝对定位精度达到4.9mm,相对精度达到4.67%,证明此方法可行,并达到精度要求。     

复合材料损伤失效的声发射检测研究进展

综述了复合材料损伤失效的声发射检测研究进展,从损伤源定位及损伤模式的识别与分类两方面进行了介绍。在损伤源定位方面模态声发射相比模式识别更有效,在损伤模式的分类方面模式识别技术更加有效,且人工神经网络及小波神经网络在复合材料声发射方面的研究较多。另外,介绍了模糊模式识别技术用于声发射信号分类及聚类的研究情况,根据复合材料声发射信号复杂重叠性的特点,模糊理论结合模式识别技术可以进一步实现复合材料声发射信号更有效的分析。     

基于聚类分析的罐底声发射检测信号融合方法

采用声发射技术进行罐底腐蚀与泄漏检测过程中,需要对多个传感器的检测到的声发射信号进行融合处理,将属于同一声发射源的声发射信号判定为一个声发射事件。但是在现场检测过程中,由于噪声的存在,使得在声发射信号融合处理时容易对声发射源产生误判。针对该问题,提出了一种基于聚类分析的罐底声发射信号融合方法,其基本原理是先根据事件定义时间进行初始声发射事件判定,然后采用聚类分析方法对初始声发射事件中的信号进行分类,将每一类信号分别判定为一个声发射源。现场实验表明采用该方法抗噪声干扰能力强、误判概率低,能准确反应罐底腐蚀的实际情况。     

含不同埋深分层损伤复合材料弯曲破坏声发射监测

为研究风电叶片复合材料弯曲损伤破坏特性及声发射响应特征,对含分层缺陷风电叶片复合材料进行四点弯曲试验,并用声发射技术进行实时监测。结果表明:缺陷位于近表面时的撞击累积总数和最高声发射相对能量明显高于缺陷位于中间层时的对应值。因此缺陷位置对试件的承载能力有较大影响,随着分层缺陷距试件表面埋深的减少,试件的承载能力降低,试件破坏程度加剧。分层试件的损伤破坏与对应声发射信号幅度、撞击累积数、相对能量、定位源等特征参量密切相关。     

时间反转在列车转向架声发射源定位中的应用

针对高速列车转向架的动态检测提出一种新的损伤声源定位方法,采用声发射检测技术对转向架易损伤的焊接部位进行时间反转定位方法研究。首先利用有限元软件建立转向架焊接部位结构有限元模型;然后在模型上模拟发出一个声发射损伤信号,通过预置的声发射传感器接收声发射源信号;最后根据时间反转聚焦原理对接收信号进行处理,并通过检测区域成像,确定损伤声发射源的准确位置。数值仿真实验结果表明:该定位方法能够准确定位声源位置,定位结果比常规四点圆弧法更精确。     

模态声发射在结构材料缺陷定位中的研究

针对在役结构材料中间时存在静态和动态缺陷时难于进行缺陷平面定位的问题，利用声发射技术实时记录声发射波形时域信号的特点，结合薄板中Lamb波的频散特性和Gabor小波时频分析方法，研究并提出了一种新的实用定位方法。该方法通过先后采用三角形和椭圆平面定位方法可分别反演动态缺陷、静态缺陷的位置，并利用低频时频散不明显的对称模态波速和同一时域信号的相对时差来避免波速变化与各传感器间灵敏度差异和门槛值不同对椭圆定位精度的影响。经过实验研究证明，应用这种方法反演得到的缺陷位置和实际缺陷位置一致。     

玻璃纤维复合材料静载荷声发射试验研究

通过对玻璃纤维复合材料试件静力载荷条件下的声发射试验,研究了该种材料在静力试验条件下的损伤破坏过程的声发射特性,分析了该材料损伤各阶段的声发射特性和对应的载荷比,系统而完整地得到了该材料损伤类型特征及声传播特性。试验证明:对玻璃纤维复合材料进行静力载荷条件下的声发射试验研究,可有效并清晰地揭示该材料在静力试验条件下损伤破坏过程中的声发射特性及材料损伤类型特征,为该材料的寿命健康监测、缺陷判定提供评价依据。