超声衍射一回波渡越时间方法焊缝裂纹原位定量无损估计

提出结合衍射渡越时间方法和脉冲回波方法的超声波焊缝裂纹原位检测方法,对裂纹缺陷的位置与尺寸参数进行了定量无损估计。克服了衍射渡越时间方法难以对近焊件表面裂纹缺陷进行检测的弱点,也避免了为估计裂纹位置而进行的ｘ轴扫描,提高了对焊缝的检测效率。分析了影响方法分辨率和准确度的各种因素,并采用中心频率为 １５ ＭＨｚ的检测超声波对钢板焊缝中不同位置和尺寸的裂纹进行了检测,试验结果证实该方法能够准确估计尺寸小到２ｍｍ的焊接裂纹。     

渡越时间的相关测量法

本文介绍测量渡越时间(transit time)的四种相关法,即互相关函数法(CCF),互功率谱密度函数法(CPSD),逆对数谱密度函数法(Cepstrum)和逆凝聚函数法(Rehocence),比较了优缺点,简述了在核反应堆中的应用,并讨论了抗干扰能力。     

超声信号拉盖尔模型及在渡越时间测量中的应用

超声信号建模是利用脉冲信号进行渡越时间(ToF)测量中的关键技术之一.针对传统经验模型的局限性,提出基于拉盖尔(Laguerre)函数的超声信号建模方法.首先分析Laguerre函数的时域和拉氏域特征,然后将超声信号建模与确定Laguerre 谱归属为同一问题.通过泰勒级数展开和拉格朗日插值,从理论上证明双指数模型和混合指数模型是Laguerre模型特殊形式,并通过仿真验证了此结论.对实测数据分析表明,Laguerre模型拟合误差小于0.1％,ToF测量结果相对偏差小于10-6.     

基于互相关和函数型神经网络测量声波渡越时间

由于硬件电路的影响,采样频率的提高受到了限制,直接对发射端和接收端的采样信号进行互相关所确定的声波渡越时间精度较低,为此提出一种基于互相关和函数型神经网络测量声波渡越时间的方法.首先介绍声学法测温、互相关和神经网络的基本原理,该方法是利用传统方法得到的互相关函数在峰值附近的函数值来训练函数神经网络,然后利用训练好的神经网络进行插值运算,从而得到细化后的互相关函数局部曲线,再对该曲线进行寻峰从而得到声波的渡越时间.最后通过仿真实验验证了这种方法的有效性.     

用于WirelessHART网络的高精度时间同步算法

为保证Wireless HART网络节点时间严格一致,研究了Wireless HART网络时隙建立过程、主动同步和被动同步时间同步机制,提出了keep-alive数据包周期的计算方法和基于TDMA时隙校正的高精度时间同步算法,该时间同步算法通过单个时隙计数器闭环微调,使网络节点间时钟高度同步。使用Wireless HART通信平台WH-M组网验证了该算法的效果,比使用该算法前降低83%的同步误差。     

超声渡越时差法检测图像中裂纹端部信号的识别

利用超声渡越时差法(Time of flight diffraction,TOFD)对含有人工内部裂纹的铝合金试块进行检测。为了提高检测精度,对低分辨率双曲线特征的B扫描图像进行处理。根据超声TOFD法的检测特点,建立B扫描图像合成孔径聚焦(Synthetic aperture focusing technique,SAFT)重建的数学模型,实现图像的增强处理。灰度极值检测的预处理提高了图像纵向时间分辨率;后继的SAFT处理有效地抑制图像中的冗余信息,提高缺陷的横向方位分辨率,从而提出一种灰度极值检测与SAFT相结合的B扫描图像处理方法。为了减少SAFT算法的计算时间,采用加运算窗处理,并确定合适的运算窗宽度。结果表明,该方法能有效地增强图像中检测目标,进而能够准确、快速地检测出裂纹上、下端部在模拟试块中的位置。     

一种高精度水下目标回波模拟技术的研究

为了模拟水下运动目标的声呐回波，研究丁一种高精度、多功能的水下目标回波模拟技术。系统采用工控机对信号处理硬件进行控制，工作方式为回波转发及回波触发，同时具有自检功能，可对水下目标回波的目标强度、多普勒效应和脉冲展宽等参数进行精确模拟，并且能够实时完成对输入、输出脉冲信号参数的精确测量和记录。该系统经过水池调试、水库试验及海上试验，证实其波形参数精度高、动态范围大、抗干扰能力强、对弱信号具有很好的检测能力以及较高的测量精度。     

基于互相关法的超声波高精度回波定位方法研究

为了解决传统的互相关算法没有自适应特性且运算量较大的问题,以提高超声波测距的精度,分析了不同距离下的超声波回波信号的强度和持续时间,并结合了换能器的振动特性和声波的衰减特性,提出了一种精确定位超声波回波位置的算法。首先,采用改进的互相关算法,确定了回波起始位置的范围,再进一步比较了回波信号各个周期的方差特性,最终得到了回波信号前沿的起始位置;通过模拟仿真验证了该定位算法在低信噪比环境下的适应性,通过实际的测量实验验证了该算法的测量精度。研究结果表明:在3 000 mm实测范围内,采用了该算法的超声波测距系统,其绝对误差1.3 mm,标准偏差≤0.097 mm,可满足大部分工业测量需求。     

IEEE 1588的高精度时间同步算法的分析与实现

随着网络技术的发展,分布式控制系统中对时间同步的要求越来越高.在机电控制、通信等领域中已经对时间同步提出了微秒级的要求.为了达到微秒级时间同步,该文对IEEE1588高精度时间同步算法进行了研究,对该算法实现高精度同步的原理进行了阐述.同时根据对实际同步系统测试结果的分析,提出了同步系统中影响同步精度的几个主要因素.采用系统晶振补偿和OffsetTime滤波的方法对系统进行了完善,并进一步进行了测试.测试结果表明,通过晶振补偿和OffsetTime滤波很大程度上提高了同步精度,达到了高精度同步系统的要求.     

高精度超声测距系统

高精度超声测距系统浙江大学张卫东，张圣训概述许多非电量可以通过声学的方法加以测定，距离测量就是超声学最成功的应用之一。超声测距技术有许多优点，它不仅能连续和定点测距，而且方法简单，成本很低。因为超声测距技术不需要有移动的部件，所以安装和维护也很方便。...     

利用相位估计算法实现ps量级的高精度时间间隔测量

高精度时间间隔测量广泛应用于时间同步、卫星导航、航天测控、激光测距以及核电子等场合.目前主流的时间间隔计数器能达到25 ps分辨率,约100 ps的准确度.本文把被测信号作为采样参考频标信号的触发信号,利用参考频标的相位记录被测信号的触发点,然后利用插值FFT对参考频标信号的采样数据进行相位估计,提出了一种理论上分辨率和精度均优于1 ps的时间间隔测量方法.实验测试结果表明原理样机达到了10 ps的测量精度.进一步改进样机的设计,有望达到1 ps的测量精度.     

高精度手持式电磁超声测厚仪

研制了高精度手持式电磁超声测厚仪。根据电磁超声回波峰值出现时刻不规律的特点,采用了基于首个周波检测的电磁超声测厚方法。设计了基于FPGA的大功率发射电路和低噪声接收电路,实现了超声波发射和低噪声接收;设计了基于ARM处理器的嵌入式Linux软件,实现了厚度计算、波形显示、参数设置、厚度-距离曲线等功能。利用该测厚仪对不同厚度的铝合金标准试块和钢板进行测厚实验。实验结果表明,该测厚仪分辨力达到0.01 mm,测量厚度可精确到0.001 mm。     

高精度超声测距仪的电路设计

本文对超声测距仪的关键设计部分即发射和接受电路作了详细论述，独特的测时电路设计保证了测距仪具有较高的精度，整个电路调试容易，单片机控制简单，比较实用     

基于EEMD-FastICA的单通道超声回波信号去噪研究

针对单通道超声检测回波信号易受到噪声信号的影响导致缺陷诊断精度低的问题,提出基于集合经验模态分解(EEMD)和快速独立成分分析(FastICA)的单通道超声回波信号盲源分离方法(EEMD-FastICA).首先应用EEMD算法对回波信号进行自适应分解,得到多个不同尺度的固有模态函数(IMF)分量,利用主成分分析(PCA...     

归一化循环相关超声回波时延估计

传统超声回波时延估计算法是在高斯噪声背景下展开研究的,而实际工况中超声回波不仅含有高斯噪声,还含有脉冲冲击噪声(α稳定分布噪声)等,这导致传统算法失效。为了解决上述问题,本文提出了一种针对混合噪声特别是包含噪声背景下的超声回波时延估计算法:归一化循环相关时延估计算法。首先,对归一化循环相关算法理论进行了简要的介绍。接着,对归一化循环相关时延估计算法进行了理论推导分析。然后,结合仿真分析,在相同α混合噪声情况下对传统循环相关和归一化循环相关时延估计进行比较。最后,在不同信噪比下,对归一化循环相关时延估计算法的估计性能进行了分析。通过对比实验发现,在噪声特征指数趋于1时,循环相关算法已不能估计出时延,而归一化循环相关算法的误差仍能保持在0.4μs;且在-10dB信噪比下,归一化循环相关算法时延估计也能保持在10μs误差范围内。本文所提归一化循环相关算法在混合噪声特别是包含α噪声情况下能够对超声回波时延进行精确估计,具有传统算法所不能比拟的优势。     

脉冲激光测距中高精度时间间隔测量方法的研究

高精度时间间隔测量对脉冲激光测距系统具有重要意义,为此提出了一种新的高精度时间间隔测量方法。该方法在FPGA中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合。采用脉冲计数法对被测时间间隔进行“粗值”测量,保证大的动态测量范围。利用FPGA内部锁相环产生N路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到Tclk/N。利用FlipFlop锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化。该方法解决了传统多相采样技术中倍频次数高则相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率。测试结果表明,该时间间隔测量模块不但可以实现大的动态测量范围,而且测时过程相对较短,具有较高测时精度。     

高精度时间间隔测量仪的研制

设计了一种新的时钟插入技术以实现高分辨率的时间间隔测量仪.该时钟插入技术利用信号在传输时会有稳定的,规律的延迟特点,用一段传输线对时钟信号延迟,在传输线上根据设计分辨率的大小设置一些离散的检测点,用D触发器完成对延迟后的时钟信号与被测时间间隔开始或者结束信号的重合检测,根据重合点出现的位置推算出时钟信号与被测时间间隔开始或者结束信号的时差大小.采用FPGA芯片EP2C5Q204和上述时钟插入技术实现了一个高精度时间间隔测量仪.实验结果表明基于传输延迟的时钟插入技术具有分辨率高,温度稳定性高,抗干扰能力强,容易制造的特点.实现的时间间隔测量仪具有实现简单,稳定性好等优点.     

高精度直线检测算法研究与误差分析

针对图像处理中直线检测精度不足、运算速度慢等问题,对直线检测算法和精度进行研究,提出一种新的高精度直线检测算法。首先,基于任意两点计算直线参数值并以直线拟合的像素数目作为参数点的累加值;其次把累加值大于阈值的参数点保存在数据链表中并根据局部极大值或阈值判断直线;最后对算法的直线检测精度进行分析,建立直线拟合的误差模型。通过对0°到45°斜率角的直线检测进行误差分析发现,当直线段的长度为400像素时,斜率角的典型误差小于0.03°,当直线段的长度为600像素时,斜率角的典型误差小于0.01°。新算法与Hough、最小二乘算法比较,不但精度高,运算速度快,而且受噪声影响小。