激光测距回波信号高速采样处理技术研究

激光脉冲测距中,微弱回波信号的检测处理一直是一个难题.随着测距指标的提高,直接提取回波转换电平的方法已无法满足测距精度和测程的要求.本文针对激光回波信号信噪比较低时,如信号的脉宽较窄、幅值较小时,利用高速AD采样技术,结合FPGA的高速信号处理能力,设计了一套回波检测处理系统,以期提高对回波信号的拾取精度和较为精确的计...     

相关匹配在超声测厚信号特征提取中的应用

针对工件在超声测厚过程中存在的超声回波信号最大值或最小值位置偏移问题,采取相关函数位置匹配的方法,对回波信号进行数据处理。实验结果表明:该信号处理方法不仅避免峰值时间提取特征值的局限性,而且能够有效、准确地提取回波信号的特征值,对工件的厚度值能进行准确测量,并在工件实际检测过程中得到较好的效果。     

基于经验模态分解的管道超声回波信号噪声消除

在管道超声无损检测中,超声回波信号往往受到电子噪声、结构噪声等噪声的影响,所以在分析缺陷回波信号时,必须对回波信号进行去噪处理.本文提出了一种新型的基于经验模态分解的方法对超声回波信号进行了良好的消噪处理.通过计算,超声回波信号的信噪比大约提高了11 dB.     

轴瓦壁厚在线检测与分选虚拟仪器的设计

为解决国内轴瓦壁厚检测与分选设备自动化程度低、检测速度慢、精度差的问题,研制了一套轴瓦壁厚在线检测与分选系统.该系统主要由控制系统、系统软件、机械平台三部分组成,控制系统通过PLC控制轴瓦壁厚的检测与分选过程,实现自动化检测与分选;系统软件基于LabVIEW图形编程语言而开发,实现数据的采集、处理、存储等功能;机械平台是控制系统与系统软件运行的基础.使用该检测系统对C1960L型轴瓦检测的结果表明,该轴瓦在线检测系统可实现全自动检测,检测速度达到了2.5s/片,检测精度达到了±0.000 689 7mm,能够满足轴瓦企业的生产要求.     

超声反射法测量混凝土厚度

一 、前言 在超声检测领域中,反射法占有重要地位,而准确地提取材料中各界面的反射回波声时(或谐频),则是反射法超声检测的一个基本课题。 对于低衰减、非频散的均匀介质材料,反射法超声检测已很成熟,而对于高衰减、频散严重的多相材料体系,如混凝土等,由于有用回波信号衰减过快:频散及模式转换,使得有用信号微弱且伴有畸变,很难予以分辨。 本文试图采用几种超声反射方法来测量混凝土试样的厚度,比较了几种超声探头、冲击回波等接收信号的直读和波形信号处理方法。实验表明:1.普通窄带超声探头的直达与反射信号余振均很长,不能直接读出其厚…     

基于自适应滤波的薄层厚度超声测量方法

针对应用超声脉冲回波法测量三层结构中的硅橡胶薄层厚度时回波混叠的问题,提出一种基于RLS(recursive least square)自适应滤波的解决方法。该方法将硅橡胶层下界面回波发生混叠的信号作为输入信号,将无硅橡层时的回波信号作为期望信号,通过RLS自适应滤波算法的处理提取出相互分离的有效下界面回波信号,实现硅橡胶薄层的测厚。研究不同滤波器阶数和遗忘因子对信号分离及测厚精度的影响,以输出信号的信噪比为指标选择最优的滤波参数。结果表明:该方法能够有效分离出发生混叠的硅橡胶薄层界下界面回波,能够测量0.15,0.17,0.19,0.21 mm 4种厚度的硅橡胶薄层,对回波部分混叠和完全混叠两种情况均有良好的适用性。     

基于机器学习的金属近表面缺陷超声检测方法

在超声脉冲回波检测技术中,由表面回波产生的"死区"会隐藏近表面缺陷的回波信号,对于近表面缺陷的实际检测造成一定的干扰.针对上述问题,提出一种将数字信号处理与支持向量机相结合的方法,通过识别缺陷一次回波和二次回波,实现对近表面缺陷位置的准确计算.实验中,通过垂直入射超声脉冲回波法采集轴承内圈的A波信号,使用支持向量机分类...     

基于互相关理论的时差法超声波流量检测系统

介绍一种时差法超声波流量检测系统。系统以两超声探头同侧V型安装方式，采集顺、逆流回波信号经插值后作互相处理，由互相关函数的峰值得出两回波信号的时差，间接测出流量。插值算法的引入，提高了回波信号的时间分辨率，实现了微小时差的测量。该系统测量精度高、统计特性好，在液压系统的测量中取得了较理想的效果。     

基于Lorenz混沌同步系统的未知频率微弱信号检测

针对现有混沌类检测方法存在的不足,提出一种基于混沌同步系统测量强噪声背景下微弱信号频率值的新方法。该方法利用Lorenz混沌系统自身的初值敏感性、噪声免疫性和混沌系统的可同步性,采用驱动-响应法构建同步检测系统对微弱信号进行降噪处理,再结合多信号分类算法处理所得到的同步误差信号,最终实现微弱信号的频率测量。该方法有效解决了单Duffing振子参数设定复杂、运行状态转换时间长和状态判定困难的问题,也无需采用复杂的混沌系统阵列结构求解待测信号的频率值。仿真和实验结果表明新方法能够准确检测出微弱信号的频率,进一步完善了现有混沌类检测方法,为其应用于实际工程提供了新的思路。     

大型玻璃钢制品壁厚在线检测技术的研究

本文论述了利用超声波对大型玻璃钢制品壁厚进行在线检测的基本原理、系统的组成、探头的结构及软件的设计.结果表明,该方法检测精度高、速度快、使用简便、技术先进,适用于一切大型玻璃钢制品壁厚的在线自动化检测.     

金属薄板中导波的模态识别和波速测定

按照Lamb波理论,板内导波由多阶对称波和反对称波组成。当波长远大于板厚时,利用经典平板理论对Lamb方程进行简化,此时板内主要有零阶对称波S0和反对称波A0两种模态。认识薄板内声波模态,不仅有助于分析声源性质,提取有效信号,而且可以提高声发射检测中时差定位的准确性。利用PAC公司的Fieldcal标准信号发生器和Nielsen Hsu断铅法作为信号源在0.7 mm薄钢板上进行声波传播实验。通过比较实测波速和理论波速甄别板内的声波模态。实验发现对称波S0实测波速和理论波速比较吻合,而反对称波A0的波速由于频散而较难精确测量。综合两种模态波的波速情况,声发射检测中利用对称波速度进行声源定位计算更加接近薄壁结构声波的传播状况。     

化爆冲击波作用下建筑物内压缩波参数计算

根据空气动力学原理,分析了外部化爆条件下冲击波阵面后压缩气体经外墙孔口的流动过程,提出了室内平均压力的计算方法;针对砖墙填充的钢筋混凝土框架结构房屋,研究室内外压力作用下墙体的破坏和碎块飞散过程,得到了室内压缩波参数的确定方法,并运用已有试验数据对该方法的有效性进行了验证;通过算例分析了冲击波超压、孔口面积及墙体厚度对室内压缩波升压时间的影响,结论如下:前墙开孔房屋室内升压时间随孔口面积的增大而减小,外墙破坏时,封闭房屋室内升压时间随着墙壁厚度的减小和室外超压的增大而逐渐减小。     

工频干扰振动信号的建模与分离处理

针对钻井泵振动测试过程中遇到的工频干扰，采用信号的基元分段方法进行测试信号的合理分段处理，结合最优频率匹配法实现分段后干扰信号的建模分析。在此基础上提出振动信号的匹配滤波法，实现干扰信号与钻井泵振动信号的匹配滤波分离。实践表明，最优频率匹配法可以实现各种信号的数学建模，是一种通用性的信号建模处理有效的新方法，而且建立在该方法基础上的匹配滤波法也可以较为完整、合理地分离各种时、频域混叠信号，是一种适应性强的信号滤波处理新方法。     

无限介质包围的充液管道中导波的频散特性

利用波传播方法从理论上分析了无限介质包围的充液管道中导波的频散特性.基于经典的薄壳振动理论,求出了不同传输路径中的波数表达式,并利用数值方法对振动方程进行解析研究,分析管道参数和无限介质对导波频散特性的影响.结果表明,管道厚径比、管壁厚度、无限介质和管壁材料与导波频散密切相关.其中管道厚径比和管壁材料对流体主导波(s1...     

薄板钢结构超声检测Lamb波激励与模态分析

运用超声Lamb波对薄板钢结构进行检测,采用斜入射方式实施Lamb波的激励,并对检测信号进行模态分析。经实验发现选择合适的频率/入射角组合可实现对Lamb波模态的选择和控制,实现对检测对象的检测策略,并具有一定的工程应用价值。     

Real-time measurements of local myocardium motion and arterial wall thickening

We have already developed a new method, namely, the phased tracking method, to track the movement of the heart wall and arterial wall accurately based on both the phase and magnitude of the demodulated signals to determine the instantaneous position of an object. This method has been realized by an off-line measurement system, which cannot be applied to transient evaluation of rapid response of the cardiovascular system to physiological stress. In this paper, therefore, a real-time system to measure change in the thickness of the myocardium and the arterial wall is presented. In this system, an analytic signal from standard ultrasonic diagnostic equipment is analogue-to-digital (A/D) converted at a sampling frequency of 1 MHz. By pipelining and parallel processing using four high-speed digital signal processing (DSP) chips, the method described is realized in real time. The tracking results for both sides of the heart and/or arterial wall are superimposed on the M (motion)-mode image in the work station (WS), and the thickness changes of the heart and/or arterial wall are also displayed and digital-to-analogue (D/A) converted in real time. From the regional change in thickness of the heart wall, spatial distribution of myocardial motility and contractility can be evaluated. For the arterial wall, its local elasticity can be evaluated by referring to the blood pressure. In in vivo experiments, the rapid response of the change in wall thickness of the carotid artery to the dose of the nitroglycerine (NTG) is evaluated. This new real-time system offers potential for quantitative diagnosis of myocardial motility, early stage atherosclerosis, and the transient evaluation of the rapid response of the cardiovascular system to physiological stress.     

连续波声呐中的调频信号设计方法及性能分析

相对传统的短时脉冲波主动声呐而言,连续波主动声呐是一种新型体制的声呐设备,允许在扫描周期内发射高占空比的信号,并且在发射信号的同时进行侦听,由此可以对水下目标实现连续照射,消除距离盲区。由于发射和接收机制的不同,连续波主动声呐对发射信号的波形和处理方法也各有差异,一是要考虑到"直达波"抑制问题,二是要在时间带宽积和对目标的照射时间间隔两者之间进行折中。针对上述两个问题,设计了一种在连续波主动声呐中发射的新型脉冲串信号,该类信号由多个相互正交的广义正弦调频信号串组成,以此在频域上消除回波与拷贝信号的相关性;后置处理中对接收回波提供了三种不同的方案,在时间带宽积和照射时间间隔两者之间择优选择最佳检测效果。计算机仿真结果表明:该类信号波形以及相应的处理方法可以有效地抑制直达波干扰并给出目标的速度-距离信息。     

某炸药库内爆作用下坑道内隔爆防护墙厚度估算

文章以某炸药库安全评估工程的实际问题为背景,考虑到周围墙体的限制,坑道内的冲击波得以加强,以及附近坑道施工不受到影响为原则,通过数值模拟和简单公式,分析了10 t炸药库的爆炸破坏作用,提出了内爆作用下隔爆防护墙厚度的估算方法,并研究在一定的冲击波作用下隔爆防护墙的厚度,为安全评估提供参考。     

基于EMD的神经网络空耦超声储油罐液位检测

由于仅从信号时域幅值的大小信息虽然能够判断储油罐中不同介质的液位,但是获得的特征信息非常有限,为获得更多储油罐中不同介质信号的特征信息来提高液面识别率,针对储油罐罐壁厚度为5 mm的钢制储油罐为对象,采用空气耦合超声兰姆波同侧相向检测法,并使用A0模态对储油罐进行检测.利用经验模态分解(EMD)对采集储油罐中的不同介质...     

液浸多层薄膜-基底结构中Scholte界面波特性研究

多层薄膜-基底结构在工业领域有广泛应用，其中薄膜的厚度与弹性参数等特性对结构与器件性能有显著影响。但对多层薄膜材料参数进行无损定征较为困难。考虑界面波对界面附近材料特性敏感的特点，以及分层薄膜导致液固界面Scholte波频散与分层材料速度分布密切相关等因素，文章首先利用全局矩阵理论分析了分层结构中的声传播，并给出界面上脉冲激励的声压表达式，据此对水浸双层薄膜-基底三层结构材料声速呈正梯度、负梯度、随机分布三种结构中液固界面Scholte波的频散曲线进行数值计算。进一步详细计算了法向脉冲线源激发的界面波瞬态信号随薄膜厚度的变化。结果显示，三种结构中两层薄膜厚度均对液-固界面波频散特性有显著影响，同时不同膜厚对不同频段的Scholte波的“捕获”作用(频率选择性)十分明显。该结果为进一步利用Scholte波频散特性进行多层薄膜厚度定征提供了理论依据。