细砂岩声发射全波形特征及频谱分析

针对细砂岩在不同应力下的破坏模式和裂纹扩展规律等问题,采用单轴压缩、定角压剪和巴西劈裂的方式对细砂岩进行加载试验,采集各试样加载过程的声发射全波形,并基于小波阈值去噪方法对原始波形去噪处理后,再采用快速傅里叶变换获得信号的频谱特征。通过分析声发射全波形及主频、次主频的演化规律,将信号频率细分为低([10,70) kHz)、中([70,120) kHz)、高([120,180) kHz)3个等级,揭示了岩石的破裂失稳过程。研究结果表明:不同试验方法下的声发射全波形差异较大,波形幅值的变化与岩石损伤的渐进过程密切相关;同等试验方法下的声发射主频、次主频具有自相似性,演化规律较一致,次主频对裂隙发育状态更敏感;低频信号反映了细砂岩破坏时的一种固有属性,与加载方式和试验方法无关,仅中频率信号和高频率的信号对应剪切滑移过程与剪切破坏模式。     

基于Matlab的声发射信号小波滤噪研究

总结了基于Matlab的声发射信号小波滤噪的主要方法及主要阈值选取策略,其中包括各种方法和策略的Matlab指令,并从理论上指出了小波基、小波分解层数等因素的改变会对滤噪结果产生影响,最后对小波滤噪研究进行了展望。     

泄漏检测信号滤波技术比较

通过泄漏检测模型试验分析测量信号中的噪声来源,在对比研究传统小波去噪、改进神经网络去噪、最小二乘拟合去噪等方法在实测数据中去噪效果的基础上,借鉴神经网络反向传播学习算法的思路,提出了信号预滤波结合阈值自学习小波去噪的综合滤波方法。该方法通过对恒定状态下带噪压力信号阈值自学习使得重构信号与期望输出均方误差最小来获得单一工况下的最佳去噪阈值,再将此阈值用于同一工况下整个时间段的去噪,这样根据不同工况下得到的最佳阈值可以获得最优输出。数值计算结果比较表明该方法对噪声的抑制作用明显,比传统小波去噪、改进神经网络去噪等方法效果更好。     

染污绝缘子安全区泄漏电流检测中去除信号干扰方法

针对染污绝缘子安全区泄漏电流信号包含大量噪声干扰、很难准确提取其有效特征量的问题，利用4种小波阈值去噪方法对不同信噪比的实测安全区泄漏电流信号进行去噪，提取去噪前后的泄漏电流波形、有效值以及3次谐波与基波幅值比这3个特征量，对比分析了其去噪效果，优选出最适合安全区泄漏电流特征量提取的小波去噪方法。通过分析得出在信噪比大于1.0时，对于安全区泄漏电流波形和有效值，自适应阈值是最佳的去噪方法;对于3次谐波与基波的幅值比， 4种阈值去噪法获得的比值对真实比值的逼近效果基本一样。综合比较实测信号提取的各个特征量去噪前后的效果可知，自适应阈值法是提取安全区泄漏电流特征量的最佳去噪方法。     

自适应LMD融合新小波阈值函数的信号去噪

针对非线性非平稳信号的去噪问题,基于LMD分解噪声的特征,并融合自适应寻优函数,提出了一种基于局部均值分解新小波阈值函数去噪方法。通过仿真信号和实测工程信号验证,比较EMD滤波、Harr小波、LMD滤波和LMD-新小波阈值函数4种算法的信号去噪效果,并采用3种评价因子对各种算法的去噪效果进行评价。结果表明,文中提出的LMD-新小波阈值函数方法能够基于白噪声分解特征,充分发掘数据本身所蕴含的物理机制和物理规律,融合新阈值函数,相比于其他传统方法在信号去噪方面效果较好。     

复杂结构体系中声发射传播与能量衰减特性试验研究

为研究声发射信号在水电站厂房等复杂组合结构中的传播性能,在复杂梁柱结构中各代表位置布置了多组声发射探头并采集拟声发射信号,研究了声发射信号在混凝土结构、圆形空心钢管柱,圆形钢管混凝土柱中的传播性能,并对比了功率谱图及声发射参数。结果表明:(1)声发射信号传播经过柱体时有明显的能量衰减,且经过圆形钢管混凝土柱的能量衰减程度大于圆形空心钢管柱;(2)声发射信号从混凝土结构传至圆形钢管混凝土柱时,能量衰减率大于混凝土结构中的传播,能量衰减主要集中在10~50 kHz频率段;(3)声发射信号从混凝土结构传至圆形空心钢管柱中时,探头所接收表征能量值大于源信号处能量值。柱体影响范围内,传播经过圆形空心钢管柱的声发射信号等效传播速度大于混凝土中传播速度。对于圆形钢管混凝土柱,等效速度小于混凝土中传播速度。研究成果对复杂结构体系声发射检测具有重要参考价值。     

小波软阈值去噪技术在电能质量检测中的应用

小波方法是一种很好的电能质量信号检测和分析工具，但其性能往往受信号中噪声的影响，当噪声比较大的时候，小波方法甚至会失效。文中根据小波变换的时频特性，分析了信号和噪声在小波分解过程中的不同特性，并在此基础上利用改进的软阈值去噪技术对电能质量信号进行信号去噪处理。软阈值方法能根据各小波空间上特征分量和噪声的统计特性设置适当的阈值来消除噪声，并以此恢复小波方法的性能。该方法不仅较好地解决了保护信号局部特征与抑制噪声之间的矛盾，能很好地对各种电能质量信号进行去噪处理，而且达到了数据压缩的效果。仿真计算结果表明，该去噪方法是有效的。     

混凝土单轴循环加卸载试验及声发射特性

利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴试验系统和SAEU2S声发射信号采集系统, 研究了单轴循环荷载作用下混凝土强度变化及声发射特征。结果表明:混凝土在单轴循环荷载作用下,其抗压强度与回弹值的比值随应变速率的增加而增大,通过线性拟合发现混凝土抗压强度与回弹值的比值率效应表现明显;混凝土在单轴循环加卸载过程中,声发射定位研究揭示了混凝土开裂位置及发展状况,并将混凝土变形分为4个阶段进行研究,结合每个阶段声发射累积定位数情况,分析了混凝土损伤变化;对循环加卸载过程中声发射累积定位数的分析发现,卸载后再次至最大历史应力水平前大量声发射信号产生说明混凝土不满足Kaiser效应;基于声发射定位数与应力随时间变化关系的研究认为,混凝土强度与应力水平有关,与内部结构也有关。     

岩石声发射信号AR模型谱分析

岩体在载荷作用下变形破裂过程中能够产生声发射信号已被大量的实验和理论研究成果所证实。声发射（AE）的研究可以揭示岩体破坏的机理,预测预报岩灾动力过程。虽然声发射能够有效连续评估岩体的稳定状态、地下结构及原子发电站基础中的应力状态等,目前存在的问题主要有声发射机理的研究尚不太成熟,因而限制了声发射技术的应用与发展;声发射信号的分析与处理方法能力还不能有效除噪、分频,进一步限制了更有效地应用AE技术。采用AR模型对声发射信号进行模拟分析,从声发射波形的细化特征、波形变化预测岩石变形破裂过程未来的发展趋势,也可从声发射波形中把各种频率信号分离出来;该法与快速傅里叶变换相比具有较优越的特点,有广泛的实用性。     

混凝土受压破坏过程声发射和红外热像特性研究

通过混凝土单轴抗压试验,采用声发射和红外热像技术对混凝土受压破坏的过程进行检测研究。结果表明:在混凝土受压破坏的过程中,红外热像检测的温度变化曲线呈降升循环式波动,随着混凝土内部的裂缝产生、扩展及摩擦作用,红外热像检测温度出现较快的升降循环。同时,引起声发射信号的产生和快速增减,声发射信号和红外热像检测温度总体呈正相关性,而在混凝土破坏时,红外热像相对平均温度和声发射信号能量达到最大值,随后迅速降低(减弱)。通过对两种检测方法的结合,由内向外较好地展现了混凝土的破坏特征,同时也为混凝土受力分析提供了新的方法。     

水轮机空化声发射信号的提升小波改进阈值降噪方法研究

针对水轮机运行时噪声对水轮机空化信号的影响和传统小波阈值的局限性,建立了基于提升小波改进阈值的水轮机空化声发射信号降噪方法。该方法首先利用提升小波变换对信号分解得到多个小波系数,然后利用改进的阈值函数对小波系数进行阈值降噪,将降噪后的新的小波系数进行提升小波重构。采用该方法分别对仿真信号和水轮机空化试验的声发射信号进行了降噪处理。结果表明:基于提升小波改进阈值降噪方法能有效地避免传统小波阈值降噪的局限性,在保留有用高频信号的同时有效地减少噪声成分,为后续水轮机空化特征提取提供保障。     

再生混凝土材料声学特性参数分析

为在混凝土无损检测中采集到高信噪比的声发射信号,对再生混凝土材料的声学特性参数进行了试验研究。通过模拟加载确定了声发射检测环境的门槛值,采用断芯试验测试了再生混凝土材料的检测时间参数,包括峰值鉴别时间(PDT)、撞击鉴别时间(HDT)和撞击闭锁时间(HLT);同时确定了信号在再生混凝土材料中的传播波速,为再生混凝土材料声发射检测参数的设置提供了一定的试验依据。该声发射检测参数设置具有操作简单易行、实时动态、对原有建筑物损伤小等特点,在混凝土结构声发射检测中具有较好的适用性。     

结构因素对碾压混凝土声发射特征的影响研究

混凝土宏观破坏是由结构内损伤积累和发展引起的,从细观视角研究碾压混凝土的损伤特性具有重要意义.通过室内试验的方式,探讨结构因素对碾压混凝土声发射特征的影响,获得不同孔隙率、龄期和尺寸下的碾压混凝土声发射特征及变化规律,可为通过声发射信号分析碾压混凝土材料的物理状态提供参考依据.     

小波分析法实现水轮发电机轴心轨迹的提纯

分析水轮机发电机轴心轨迹是水轮机机组诊断振动故障的重要方法。由于轴心轨迹中包含了大量的噪声信号,将小波分析的理论应用于轴心轨迹的提纯,在传统小波硬、软阈值去噪方法的基础上提出了一种改进的软阈值去噪方法;并且引入谐波小波分析方法。通过计算机模拟试验,达到了比较理想的去噪及轨迹提纯结果,并对上述4种方法进行了分析和比较。     

水工金属结构及混凝土结构中声发射信号幅值衰减特性

为了研究水工金属结构及混凝土结构中声发射信号衰减特性,采用铅芯折断作为声发射模拟源,绘制了某压力钢管和某大坝混凝土结构中声波幅值-距离的衰减曲线。结果表明,水工金属结构和水工混凝土结构中声发射信号幅值衰减整体都满足对数衰减模型;水工金属结构中衰减曲线具有明显的远场区和近场区分界线;水工混凝土结构中声发射信号幅值衰减更快,但没有明显的远场区和近场区分界线。幅值衰减特性可以为后续水工金属结构和混凝土结构声发射检测提供数据基础和参考指导。     

基于CEEMDAN和SVM的混凝土破坏状态声发射信号识别

针对混凝土破坏状态复杂多变、声发射(AE)信号难以从背景噪声中分离的问题,将自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)方法与支持向量机(SVM)方法耦合,对混凝土破坏状态声发射信号进行识别与预测。利用CEEMDAN方法对采集的声发射信号进行分解,获取一定数量的自适应特征模态(IMF)分量,并计算各分量与原声发射信号之间的相关系数,优选出包含原声发射信号主要频域信息的IMF分量。计算各分量的特征参数能量系数和波形系数,并将其分别输入SVM中对混凝土不同破坏状态进行分类识别,结果表明能量系数作为特征参数的预测率为92.39%,波形系数作为特征参数的预测率为91.30%。     

改进的小波去噪算法与SSA预测模型在地铁监测中的应用

为了有效去除地铁形变监测信号的噪声,提高形变监测精度,提出了一种以1/2噪声幅度为阈值的小波去噪算法,对地铁形变实时监测信号进行去噪。结果表明,与硬阈值法、软阈值法和可调参数阈值函数法相比,1/2阈值函数法去噪效果更好,平均SNR为24.627dB,与硬阈值法、软阈值法、可调参数阈值函数法相比分别提高了3.15%、3.12%、1.07%;平均RMSE为0.23mm,与硬阈值法、软阈值法、可调参数阈值函数法相比分别提高了10.07%、6.47%、4.32%。采用奇异谱分析(Singular Spectrum Analysis, SSA)预测模型对监测数据进行了预测,预测精度,平均MAE为0.24mm、RMSE为0.26mm,就RMSE值而言,较BP神经网络提高了16.45%。     

基于小波分析以及ε-SVR的隧道围岩位移时序预测

根据龙滩地下洞室围岩现场长期的观测数据,利用小波变换阈值去噪法对数据信号的高频系数进行量化处理,恢复原有的监测信号。实例结果表明,小波变换阈值去噪法能够有效地去除噪声的影响,获得围岩变形的真实信号。同时将去噪后的数据用于支持向量机(ε-SVR)建立时序分析模型中,并与GA-BP模型进行对比,结果表明ε-SVR模型的误差更小,预测效果更佳。更多还原     

静载和疲劳荷载作用下橡胶混凝土声发射特性研究

为研究橡胶混凝土在静载和疲劳荷载下的声发射特征参数与橡胶混凝土损伤程度的关系,基 于声发射开展了静载和疲劳荷载下不同橡胶掺量的橡胶混凝土的三点弯曲断裂试验。利用声发射的能 量、累积能量和幅值等参数,评估混凝土的损伤程度。试验结果表明:静载作用下,通过分析能量参数可 将混凝土损伤过程分为三个阶段,通过分析幅值参数可将混凝土损伤过程分为两段;疲劳荷载作用下, 通过分析累积能量变化可将混凝土损伤过程分为两个阶段,分析幅值变化可将混凝土损伤过程分为三 段。静载下随橡胶掺量的增加,声发射信号减少,疲劳荷载下,随橡胶掺量的增加声发射信号增加。掺 入橡胶后能够提高混凝土的阻裂能力并增强混凝土承受损伤的能力。     

基于声发射技术的混凝土动态劈拉试验研究

为了研究混凝土材料在受拉状态时的动态力学性能,采用新型动态无损检测声发射技术进行了不同加载速率下(10^-5/s ,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)混凝土劈拉试验,根据实时采集的声发射数据建立了不同加载速率下应力及同步声发射参数与时间的对应关系,并在此基础上分析了混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及规律。结果表明混凝土在劈裂抗拉破坏过程中不具有典型的三阶段特征,加载前期产生的声发射信号较微弱,材料达到峰值应力时能量信号突然急剧上升;采集的声发射数据能真实地反映混凝土劈拉破坏特性。