基于人工蜂群遗传算法的稀疏全聚集成像方法研究

稀疏阵列设计是一种可提高相控阵成像实时性的有效途径。遗传算法能较好解决线性阵列稀疏这种典型的约束优化问题。但此算法的局部搜寻能力较弱,且在后期搜寻效率较差。为此,论文通过构建人工蜂群-遗传算法的阵列稀疏方法,把蜂群寻找最优解的过程引入到传统遗传算法中,增加全局最优解的搜索能力。结果显示,人工蜂群-遗传算法优化后得到的稀疏阵列比遗传算法优化后得到的稀疏阵列具有更高的旁瓣抑制力,阵列的峰值旁瓣水平达到-11.40 dB。而在阈值为-6 dB时,两种算法优化得到的稀疏阵列主瓣宽度都等同于全阵列2.8°的主瓣宽度。最后,论文通过相控阵检测系统在钢轨试样上采集超声信号,利用人工蜂群-遗传算法设计得到的稀疏矩阵进行全聚焦成像。实验结果显示,当阵元数为32的线性阵列在稀疏率达到75%时,稀疏阵列的阵列性能指标分辨率、信噪比与满阵相差不大,但成像效率却提高了53.04%。     

基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统设计

光栅尺作为高精度位置测量仪器,其分辨率受制于超精密的空间刻划技术,测量精度急需通过电子学细分法来提高.为此,提出了"时空转换"的思想:借助于载波调制理论,引入了恒定的时空当量,将对空间位移的测量转换为对信号瞬时周期的测量.首先,进行了时空转换法的数学推导,探究了正弦波光栅尺位移的测定和移动方向的判别方法;然后,在DSP开发平台下,搭建出基于时空转换法的正弦波光栅尺位移测量系统;最后,从实验数据以及光栅信号的残余直流电平、幅值不均衡、相位不正交等方面进行了误差分析.实验表明:栅距为8 mm的正弦波光栅尺,在时空转换法下,平均测量误差为± 0.258 1μm ,兼顾了细分与辨向.     

多盲孔缺陷的超声兰姆波时域拓扑能量成像方法研究

传统超声成像方法受瑞利准则的约束，难以对缺陷间距小于成像分辨率阈值的多缺陷进行成像。提出了一种基于时域拓扑能量的超声兰姆波成像方法，将逆散射拓扑成像方法中的拓扑渐进过程转换成求解直接声场和伴随声场。然后通过将伴随声场进行时间反转，两个声场将具有在缺陷处聚焦，在非缺陷处不聚焦的特性。将直接声场和伴随声场进行融合，以时域拓扑能量值作为像素值进行成像，从而使表征缺陷的精度较高。建立了缺陷间距小于分辨率阈值的多盲孔缺陷有限元模型，通过“一发多收”的方式激发S0模式和采集缺陷散射信号，并进行时域拓扑能量成像。仿真结果表明：对于多盲孔缺陷，时域拓扑能量成像法能够获得比延时叠加法和时间反转成像法更高的分辨率，并且能在缺陷间距小于成像分辨率阈值时进行成像。     

层状无砟轨道结构脱层缺陷超声成像

无砟轨道是典型的层状混凝土结构,脱层缺陷是其最常见的损伤形式,影响着高速列车的安全运行。传统的合成孔径聚焦成像方法是基于恒定声速的超声检测方法,忽略层间的声阻抗差异以及声波在层间界面处的折射,导致声束难以在缺陷处聚焦,声波在层状结构中传播的时间误差较大。鉴于此,提出了一种多层结构合成孔径聚焦成像方法,充分考虑多层结构中的层间声速差异,采用射线追踪方法准确获取声波在多层结构中的传播时间。在此基础上,分析了不同入射波模式以及不同激发频率对多层结构合成孔径聚焦成像结果的影响。结果表明：采用多层结构合成孔径聚焦成像方法,使用频率为50 kHz的横波入射成像分辨率更高,对无砟轨道脱层缺陷检测效果更好。该研究为该类缺陷检测提供了理论支撑。     

水利水保措施对渭河流域洪水的影响研究

随着水利水保措施的实施,流域的地质条件、地形构造、植被等都发生了不同程度的改变,减少了洪涝灾害的发生,防止了水土流失,实现了水资源的可持续开发与利用,对流域洪水产生了积极的影响。通过分析水利水保措施对流域洪水的影响,得出流域下垫面的变化情况以及暴雨量变化对设计洪水的影响,为流域洪水分析提供参考。