基于包络Hlder指数的AE信号初至时刻精确拾取

声发射(AE)信号初至时刻精确拾取是声发射源定位中的关键问题,该文探讨基于连续小波变换的Hlder指数方法拾取AE信号初至时刻,为突出信号初至时刻的奇异性特征,提出对信号包络估计的包络Hlder指数方法。通过对模拟AE信号和金属裂纹AE信号应用结果表明:包络Hlder指数可以精确提取AE信号的初至时刻,误差小于2μs,能为AE源定位提供一种有效手段。     

一种声发射源的新型平面定位方法研究

声发射现象中产生的弹性波在传播时声压遵从指数衰减规律,文中提出一种利用声衰减特性对声发射源进行平面定位的能量定位新方法。从理论上导出了该方法的定位计算公式,并用AE21C型声发射仪在高分子合成纤维平板上以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了实验测量,证明这种新的源定位方法可行,并具有无须测量传声媒质的声衰减和声速等优点。     

基于自适应小波基的声发射(AE)波源时频分析与定位

在研究声发射（AE）波形分析中,准确确定AE波源发生时刻和频谱大小的方法。研究方法是,采用小波自适应时频基对AE波形进行分析及利用小波模极大变换方法对AE波源发生时刻和频谱定位。研究结果表明,对比AE波形的短时傅立叶变换分析方法,可以获得相对最佳的信号时频分析分辨率,准确确定AE波源发生时刻,以及进一步由频谱图确定AE波源的频谱范围。这种分析方法对提高声发射缺陷波源探测精度具有重要理论和实践意义。     

基于声子晶体的声发射波源检测概率研究

声发射(acoustic emission, AE)检测就是利用采集和分析声发射现象所产生的信号从而实现对材料进行无损评价的技术,该技术具有实时监测并定位破坏源的能力但是由于检测过程中声发射源信号未知,因此评价检测可靠性的检测概率(probability of detection, POD)研究仍然是空白。进一步来说,在利用声发射监测损伤过程时,声发射波源直接决定其检测结果的可靠性,因此波源的检测概率可以成为量化声发射检测有效性的一个重要指标。为了确定声发射波源的检测概率,利用声子晶体(phononic crystals, PCs)的特性,通过部署声子晶体形成物理带隙,滤除噪声信号,从而获得铝合金试件在紧凑拉伸试验下由于疲劳裂缝活动而引起的声发射信号,最终确定声发射源的检测概率及其影响因素。结果表明,检测概率会随着疲劳裂缝扩展而提高,但裂缝长度达到一定值后开始下降,最终趋于一个平稳值,另外通过设置阈值和选择适当的滤波器,能有效提高检测概率,保证声发射评价结构损伤的有效性。该研究对声发射源识别和检测可靠性评价具有重要意义。     

基于H(o)lder指数和ICA的海域SAR图点目标检测

本文将分形H(o)lder指数和信号分离相结合,利用独立成分分析技术(ICA,Independent ComponentAnalysis),实现了海杂波SAR图的散斑抑制和点目标检测.首先,计算点态H(o)lder指数图,并提出二值模糊方法对其处理;接着使用ICA技术得到该图的基图像和独立成分;提出空间分离法,对独立成分进行分离,同时对基图进行对应分类,获得非噪声和噪声两个空间.最后在非噪声空间上重构图像.实验部分,将该算法与传统算法进行对比,证实了该算法的有效性和优越性.     

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.     

海洋合成孔径雷达图像斑点噪声的滤除

针对海洋合成孔径雷达(SAR)图像结构信息不明显、水下目标识别困难这一问题,提出了基于经验模式分解(EMD)的算法和H(o)lder指数调整相融合的框架,该框架可以有效地滤除海洋SAR图像的斑点噪声并增强其结构信息,使得人眼可以分辨其特征信息.该融合框架利用EMD将海洋SAR图像分解成不同频率成分的分量,不同层次的分量根据其结构信息和噪声的特征用不同的H(o)lder指数来调整,H(o)lder指数的大小随着分量层数的增加而减小,即在不同尺度下分别抑制斑点噪声,从而恢复其中所包含的结构信息.试验结果表明,利用该框架可以有效抑制SAR图像中的斑点噪声和增强与水下目标相关的结构信息,使人眼可以分辨海洋SAR图像的特征结构.     

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。     

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。     

海洋平台油气管道疲劳裂纹AE信号特征提取及识别研究

为了将声发射(AE)技术实际应用到监测海洋平台油气管道疲劳裂纹中,需要解决管道振动干扰以及疲劳裂纹AE信号有效特征提取的问题,而问题的关键在于对管道结构疲劳裂纹AE信号特征提取及识别算法的研究。在已有研究的基础上,提出了一种基于经验模态分解(EMD)为特征提取的疲劳裂纹识别方法,将管道振动干扰问题和疲劳裂纹AE信号有效特征提取问题联系在一起,对特征元素进行优化并剔除无效噪声干扰信息,通过概率神经网络(PNN)对疲劳裂纹信号进行识别。试验结果表明,PNN结合基于EMD为特征提取的疲劳裂纹识别法能够取得良好的效果,为声发射技术监测海洋平台油气管道疲劳裂纹提供了试验和理论依据。     

基于JADE-ICA的滚动轴承多故障信号盲源分离

研究一种基于源信号高阶统计信息的矩阵联合近似对角化独立元分析(JADE-ICA)方法,并将其应用于滚动轴承故障声发射(AE)信号的盲源分离。滚动轴承的声发射源信号一般具有衰减性和准周期性,多组信号间还具有时差性,信号被多个传感器接收。通过最大程度的联合近似对角化,可以使源信号与分离信号有效的一一对应,克服非线性和时差的影响;通过高阶统计的高斯噪声不敏感性可以有效抑制随机观测噪声对分离结果的影响。选用相关系数、二次残差、性能指数和频谱特征构成系列时频域评价指标对分离结果进行较为全面的验证。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。     

基于近场波束形成法的声发射源定位研究

引入近场波束形成法处理声发射信号,研究在小区域布置少量传感器来实现声发射源定位的新方法.首先,利用板波理论进行声发射信号传播特性研究,对比了板中声发射信号与空气中声波传播的差异性,分析了波束形成法应用于声发射源定位的问题.并在板上进行断铅实验,验证了近场波束形成法进行声发射源定位的有效性.最后,在旋转机械碰摩模拟实验台上进行了碰摩实验,利用波束形成法进行碰摩声发射源定位,所提出的方法能有效地定位旋转机械初始碰摩位置.所得结果可为声发射源定位提供一种新途径.     

Gabor变换在声发射信号特征提取中的应用

机械故障或损伤引发的声发射(AE)信号由高频突发脉冲信号和长周期准平稳噪声信号组成,Gabor变换特有的时频局域化特性适于描述其时频特征.通过分析典型AE信号及其特征提取,将Gabor变换引入到声发射故障诊断领域,并提出了AE信号的Gaber变换分析法.通过理论分析和仿真,比较了Gabor变换和Wigner-Ville分布(WVD)提取AE信号特征的效果.研究了Gabor变换在强噪声背景下的抑噪能力,并给出了AE信号Gabor变换窗长的选取方法,从而有效克服了Gabor变换只用一个固定窗分析多尺度信号的缺陷.将Gabor变换用于声发射检测的滚动轴承损伤类型及部件的识别,诊断结果十分直观、清晰、准确.仿真分析和实验研究均表明了Gabor变换能有效提取AE信号的特征,为AE信号的波形分析开辟了一条有效的途径.     

基于ICA和SVM的滚动轴承声发射故障诊断技术

以滚动轴承为研究对象,提出了应用独立分量分析(ICA)和支持向量机(SVM)相结合进行滚动轴承故障诊断的方法.首先,对声发射信号(AE)进行自相关预处理,突出声发射信号的非高斯成分,使AE信号较好地满足独立分量分析的前提条件.然后,应用独立分量快速算法分离故障轴承的声发射信号,提取其状态特征向量,利用支持向量机的模式识别和非线性回归功能来完成滚动轴承故障的识别.试验结果表明,利用独立分量分析方法提取的故障状态特征向量与支持向量机相结合可以有效、准确地识别滚动轴承的故障模式,为滚动轴承故障诊断提供了一种新型的方法.     

基于小波变换降噪的声发射源定位方法

选取最优小波基对声发射信号进行小波变换降噪处理,采用阈值法确定不同传感器接收声发射信号时间以提高各向异性材料中声发射源定位精度。在钢板和木板上进行断铅模拟声发射源实验,利用Geiger算法分别计算出降噪前后的声发射源定位结果以验证该定位方法的有效性。结果表明该定位方法能有效减小噪声信号的影响,提高各向异性材料中声发射源定位精度。采用该定位方法对氧化铝陶瓷试件压缩破坏过程中的声发射源进行定位,定位结果有效地反映了材料内微裂纹产生和扩展而导致试件破坏的动态过程。     

基于平均频谱的储油罐罐底腐蚀声发射特征分析

针对声发射(AE)罐底检测过程中传统分析方法无法准确判断储油罐罐底腐蚀区域腐蚀程度的问题,提出了基于平均频谱的储油罐罐底腐蚀声发射特征分析方法,用于判断储油罐罐底板腐蚀类型.该方法利用平均值原理,分别求出罐底板不同腐蚀区域的平均频谱,再通过傅里叶逆变换得到该区域的平均波形,以此来表征腐蚀区域占主导地位的声发射信号特征.为了验证分析方法的有效性,进行了现场储油罐检测实验,实验过程中应用护卫传感器屏蔽罐内噪声干扰.实验结果表明,护卫传感器可以有效屏蔽大量罐内噪声信号,使定位结果更加准确.应用护卫传感器所得到的定位结果与开罐检测结果基本一致.在获得准确的声发射定位结果的前提下,应用基于平均频谱的分析方法,可以有效识别不同腐蚀类型,进而准确判断出罐底腐蚀程度.     

基于EEMD-SCBSS的岩石声发射信号去噪方法

针对岩石声发射(AE)信号的低信噪比、随机性强、非平稳性等特点,提出了一种基于总体经验模态(EEMD)及单通道盲源分离(SCBSS)的AE信号滤波方法。将含有背景噪声的AE信号进行EEMD分解,得到一系列按频率从高到低排列的本征模函数(IMF);提取高频背景噪声信号与观测信号构建虚拟多通道观测信号;利用快速不动点优化算法(FastICA)对构建的虚拟多通道观测信号进行盲源分离(BSS),进而得到滤波后的AE信号。通过构造含噪声AE信号进行数值仿真实验及实测数据分析,将基于EEMD及SCBSS滤波方法与小波阈值滤波方法进行比较。实验结果表明:小波阈值滤波方法会导致滤波后的AE信号频域信息失真,影响滤波后的AE信号上升时间,能量等参数识别;该方法可以对含噪声AE信号进行有效地滤波处理,能够较好地滤除AE信号中的非平稳随机噪声,并且能够保护滤波后的AE信号频域信息。     

基于声发射Lamb波频散特性的轴承损伤单传感器定位

对大型轴承表面损伤进行定位，有助于及时发现故障，加快修复速度。提出了一种使用单个声发射传感器对大型轴承表面损伤进行定位的方法。针对轴承环形结构，利用Lamb波频散特性，估计不同频段信号的可能模式和传播速度，使用Akaike信息准则(AIC)确定不同频段信号到达传感器的时间差。根据不同频带到达传感器的时间差估计不同模式下声发射源位置。针对传播模式不确定和仅利用一个时间差的镜像位置问题，改变传感器位置后对同一声发射源进行第二次定位，剔除不合理的传播模式，从而得到声发射源的唯一确定位置。通过在圆柱滚子推力轴承上进行的断铅试验，验证了该方法的有效性。