混凝土结构声发射检测参数设置研究

为系统解决混凝土声发射检测参数设置依靠经验选取的问题,通过模拟加载和断芯试验确定了适合试验检测环境的门槛值;通过断芯试验确定了适合被检测混凝土材料的检测时间参数值(PDT,HDT,HLT),并测定了信号在被检测材料中传播的波速和衰减。试验确定声发射检测参数的方法在混凝土结构声发射检测中具有普遍适用性。     

水声环境特征参数并行预报方法研究

随着水声装备的快速发展,其性能发挥与海洋环境的耦合越来越紧密,如何为水声传感器提供长时间、大范围、精细化水声环境参数信息,对优化水声传感器设计,充分发挥其探测性能,实现海洋环境与传感器性能发挥的最佳匹配具有重要意义。利用MPI并行编程环境开发了水声环境特征参数并行预报程序,实现了水声环境特征参数的快速预报,针对并行程序存在的任务负载不均衡问题,分析了造成负载分配不均衡的原因,给出了性能优化的策略和方法。测试结果表明,优化后的并行程序,负载均衡问题得到了有效改善,计算时间大幅缩短,大大提升了水声环境参数预报能力。     

基于门控循环单元网络的输电杆塔螺栓紧固检测

输电塔杆螺栓紧固检测是保障高压电网安全的重要依据,传统的人工检测方法需要员工爬上输电杆塔检测操作,通常伴有一定程度的风险,而采用无人机巡检受许多外在的因素的影响,其检测效果并不理想.因此,本文提出一种基于门控循环单元网络的输电杆塔螺栓紧固检测方法,利用振动传感器和传感分析仪构建一套采集输电铁塔声波数据的作业流程,提取训练样本中声波数据的线性预测倒谱系数LPCC构成特征向量;训练门控循环单元网络(Gated Recurrent Unit,GRU)分类模型从而检测未知紧固状态的声波样本,实验结果达到实用分析性能.通过本算法的应用,解决了在检测输电铁塔螺栓紧固问题上传统方法上的人力和方法性能问题.     

基于深度学习的小样本声目标识别方法

声目标分类识别是声源识别领域的核心问题,然而,在应用深层神经网络进行声目标分类识别时,从少量样本中学习(样本复杂度较低)是一个具有挑战性的问题;针对此问题,提出了一种基于深度学习的小样本声目标识别方法,该方法将手工设计特征和对数梅尔声谱特征结合到一起,扩充了深度学习模型的可利用特征量,提高了声信号识别效率和精度;在实验验证中,该方法在测试集上实现了87.6%的识别精度;更进一步地,用较少量的训练样本对该方法和其它几种主流的深度学习模型的性能进行了比较验证,结果表明,该方法只需要更少量的数据即可实现同样的识别精度,在声源探测领域具有一定应用价值。     

高应力硬脆玄武岩微裂隙分布及破裂发展辨识

白鹤滩水电站区域构造地应力高,玄武岩坚硬性脆、隐微裂隙发育,地下厂房开挖过程顶拱浅层应力型开裂和深层破裂特征明显,传统的声波、钻孔电视测试和变形监测等方法难以精确获取岩体微破裂裂隙分布特征及高应力破裂发展特征信息。采用高精度超声波成像综合测试系统新方法,对厂房顶拱应力破裂破坏显著区域进行了多次重复测试。测试成果揭示：① 厂房顶拱上方岩体赋存的裂隙面倾角以陡倾角为主,优势倾角范围为45.98°~52.06°;裂隙面的倾向为NWW向,优势倾向范围为276.36°~292.01°,裂隙面倾角和倾向随深度变化不明显。② 顶拱浅层围岩破裂裂纹集中区一般在3.50~4.25 m的深度范围内,围岩深部诱发破裂裂纹区主要分布在9.68~10.11,16.12~16.32,21.45~21.77 m范围。③ 局部岩体受顶拱应力场不断调整演化作用,出现岩体破裂随时间加剧的现象。该成果高精度地辨识了玄武岩不同深度微破裂裂隙面分布特征、深度范围和应力破裂发展特点,对研究高应力硬脆玄武岩力学特性和响应机理提供了坚实基础资料,为工程开挖施工和动态支护设计发挥了重要支撑作用。     

灰岩单轴压缩过程中干燥与饱水状态对声发射特征的影响

为探究水岩耦合条件下的声发射规律,通过开展干燥与饱水灰岩单轴压缩条件下的声发射监测试验,并结合快速傅里叶变换、短时傅里叶变换与离散小波变换这3种常用的声发射信号分析方法,对比分析了干燥与饱水灰岩的时域参数、频率特征与典型破裂信号的时频特征。结果表明:水对于岩石的变形破坏特征影响显著,相对于干燥状态,饱水试样的单轴抗压强度下降明显,且幅值、能量以及振铃计数等基本时域特征参数均呈现出大幅降低的特点;岩样破坏前,干燥与饱水灰岩都表现出由“高主频、低幅值”向“低主频、高幅值”过渡的总体变化趋势;干燥岩样破坏前主频值高于饱水岩样,完全破坏后却低于饱水岩样,主频下降幅度大,而饱水岩样的主频值波动较小,频率较为稳定。研究结果对于工程尺度的防突机构声发射监测具有一定的参考价值。     

基于镜像源方法的室内声场脉冲响应仿真

针对基于室内声场脉冲响应描述声场音质特性时其精确度不高的问题,以经典镜像源方法为核心,讨论了基于变换频域和反射系数的改进算法.以矩形空间为具体实例,给定接收点和声源位置,并利用计算机仿真室内声场脉冲响应.在不同参数条件下,对各个算法进行了分析,估计了能量衰减曲线和房间混响时间.结果表明,基于变换频域和反射系数的改进算法具有更高的准确性和可靠性.     

电磁换能器加载效率的优化设计与仿真

针对传统的电磁超声换能器导线与铝板间由于集肤效应导致加载效率较低这种情况,设计了一种改造电磁超声加载线圈和整体结构的新型电磁超声加载装置。基于有限元仿真软件,分别建立传统与新型的电磁超声加载器的有限元分析模型,并对其激发过程进行仿真,将两模型所得仿真结果 (铝板内洛伦兹力,交变电流密度)进行分析对比。得出结论:新型的电磁超声设计能够显著提高加载效率。     

求解声波动方程的隐格式有限体积法

为研究声传播问题,提出一种声波动方程的隐格式有限体积法,该方法将格点型有限体积法与Newmark格式相结合.模拟平面波的传播过程,对比分析隐格式有限体积法和文献中显格式有限体积法的精度、稳定性及计算消耗等方面的性能.数值结果表明:当λ/Δx≥10时,两种算法均能得到满足精度要求的解;采用无条件稳定的隐格式算法,当满足ω0Δt≤0.3时,预测声压的相对峰值误差1%;当采用相同时间、空间步长时,隐格式算法精度高于显格式算法;隐格式算法对吸收边界的处理精度高于显格式算法,但对全反射边界的处理精度低于显格式算法;两种算法内存消耗比较接近,显格式算法的CPU耗时较少.     

三维温度梯度场中本征声线轨迹的求取

为了降低声波在温度梯度场中的折射现象对声学CT法温度场重建精度的影响,研究了温度梯度场中声波的真实传播路径,即本征声线轨迹,提出了一种三维本征声线出射角确定法.利用正三棱锥前向展开法,在单峰、双峰模型温度场中进行了三维本征声线追踪.结果表明,三维温度梯度场中的声线轨迹有明显弯曲,该三维本征声线轨迹求取法可用于复杂三维温度场中实际声线轨迹的确定,并有望应用于三维温度场声学CT重建系统中.