基于非线性超声导波的高压电缆瓷套式终端液位检测

瓷套式高压电缆终端内部油液泄漏问题是关系到高压电缆正常安全运行的关键因素,该文提出一种基于非线性超声导波的液位检测方法。首先,分析非线性超声导波检测机理并确定激励频率;其次,采用离散傅里叶变换将信号转换为频域并计算不同液位高度的非线性系数;最后,搭建瓷套管液位检测平台并进行系列实验。实验结果表明:由于瓷套管内油液的存在,接收信号的强度会出现明显下降;非线性系数随着液位高度的增加也不断增加,可以有效评估瓷套管内液位高度。     

基于STFT和DBN的高压电缆瓷套式终端液位智能检测

瓷套式高压电缆终端内部液态介质关乎高压电缆的运行安全,其内液位定时检测可以有效排除因介质泄露引起的安全隐患。该文提出一种基于STFT和DBN的瓷套式高压电缆终端液位智能检测方法。首先,对超声兰姆波信号进行信号分割,并通过短时傅里叶变换获取分段信号的时频表示;然后,提取分段时频信号的有效值、峰峰值、峭度和波形因子等统计特征;最后将提取的特征作为深度置信网络模型的输入,并将液位分为15个区间作为网络输出。实验训练迭代5 000次时,所提方法的液位识别准确率为92%;当训练迭代10 000次时,测试正确率达到100%。实验结果表明,该方法可以准确地识别液位的高度范围,并提供一定的维护指导。     

碳纤维增强复合材料层合板Lamb波衰减特性研究

为提取适用于碳纤维增强复合材料层合板声发射故障诊断的模态信号,利用三维弹性理论及传递矩阵法获得Lamb波的频散曲线。以碳纤维增强复合材料层合板为研究对象搭建实验平台,改变断铅激励位置从而获得不同声发射信号。对采集的声发射信号进行小波尺度谱分析,结合频散曲线分离出不同模式的Lamb波,分别研究其不同频率的幅度及能量衰减特性。实验结果表明,较其它信号,低频率S0波幅度信号衰减速度较低,对碳纤维增强复合材料层合板的声发射故障诊断研究具有较大优势。     

基于频率-波数分析的激光Lamb波传播特性试验研究

Lamb波的频散和多模态特性,使得利用Lamb波信号的时域或频域特征实现缺陷的定量检测具有一定的困难。提出了一种在频率-波数内分析激光Lamb波传播特性的方法。基于全光学型激光超声检测系统,脉冲激光在固定位置激励,连续激光一维线扫描接收,获得时间-空间波场信号,可直观地显示激光Lamb波信号的传播特性以及激光Lamb波与缺陷之间的作用规律。采用二维傅里叶变换将波场信号从时间-空间域转换到频率-波数域,可有效识别信号中包含的各模态信息。为了保留空间信息,借鉴短时傅里叶变换的思想,采用短空间二维傅里叶变换得到沿扫描路径上波数的分布,从中可直观看出缺陷的位置。采用带通滤波结合连续小波变换的方法对短空间二维傅里叶变换的结果进行了优化。分别在有、无缺陷铝板中进行了试验研究,试验结果验证了该方法的有效性。     

容器壁中超声余振信号的透射衰减特性及其应用

文章对残存于容器壁内的超声波余振信号的衰减特性进行了分析和实验测定，结果表明，由于固液界面中超声波透射性强，所以当容器内部为液态介质时，容器壁中超声余振信号衰减快。而固气界面中超声波的透射性弱，故当容器内部为气态介质时，容器壁中超声余振信号衰减慢。实验表明，两种工况下容器壁中超声余振信号的衰减时间之比可达1：2—1：3。因此，通过检测容器壁中超声余振信号持续时间的大小，即可判定容器内部液位是否达到换能器的安装点。基于这一原理，文章中提出了一种新的超声波非介入式定点液位检测方法及实施方案。     

超声Lamb波在缺陷处的二维散射特性研究

利用散射系数周向分布图研究了超声Lamb波在缺陷处的二维散射特性。建立了超声Lamb波与缺陷交互作用的有限元仿真模型,采用双元激励法产生单一S0模态入射信号,利用吸收边界消除边界回波的影响,采集缺陷所有方向上的散射信号并产生散射系数周向分布图。此模型的计算结果与实验结果一致,证明了模型的正确性。研究了S0模态与通孔和通透裂纹两种缺陷的交互作用,并测量了S0模态以零度角入射缺陷时的周向散射系数分布图,利用其图形特征可以进行缺陷种类识别。分析了散射场中多模态信号的能量分布,指出检测中若激励单一模态,而接收多模态信号,可以防止漏检,更有效地检测缺陷。     

一种改进的近邻多损伤“移相叠加”成像方法

近邻多损伤成像是Lamb波成像研究中的一个难点。在传统“移相叠加”方法基础上提出一种改进的近邻多损伤成像方法。为了避免或减轻相邻损伤散射信号间的混叠,该方法利用双面激励产生较高空间分辨率的单模式Lamb波监测信号。同时,根据Lamb波在传播中的能量衰减情况,引入衰减补偿因子来减小监测信号对不同位置监测灵敏度的差异。理论分析和实验均证明了上述两处改进对于提高近邻多损伤成像质量的有效性。     

基于经验小波变换的干耦合超声检测Lamb波信号分析

为提取出干耦合Lamb波检测信号中的有用信息,采用经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)对检测信号进行分析。首先定义一组经验尺度和经验小波函数,根据傅里叶变换结果对信号频谱进行分割,提取出围绕中心频率具有紧支撑特性的不同频段;然后通过选择合适函数,建立紧支撑的小波框架;最后对信号进行经验小波变换,得到不同的分解模态。针对玻璃纤维复合材料板的干耦合Lamb波检测实验结果表明:采用EWT方法能够分解出信号中不同的固有模态,揭示信号的频率结构,区分缺陷的大小,反映Lamb波传播特性。与经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法相比,EWT方法计算量小,分解模态少,没有虚假和无法解释的分量,显示该方法的优越性。     

基于Lamb波的薄壁槽状结构损伤检测研究

研究复杂工程结构的结构健康监测技术具有现实意义。使用基于Lamb波的仿真和实验方法,对“U”形截面的铝合金构件中的损伤检测问题进行了研究。建立了构件的三维有限元模型并实现了Lamb波传播过程的动态仿真;实验中使用锆钛酸铅压电晶片（PZT wafer）来激发和接收在构件中传播的Lamb波。借助于连续小波变换（CWT）和希尔伯特变换（HT）等方法对仿真和实验中采集到的Lamb波信号进行处理,从中提取了与损伤有关的时域特征,建立了损伤位置和损伤反射波包飞行时间（ToF）之间的定量关系。     

多模式Lamb波在层合板检测中的应用研究

以层合板复合材料为实验对象,采用超声Lamb波为手段,通过检测信号的时频分析,有效确定缺陷类型对Lamb波在复合材料中传播的影响.     

小波神经网络在超声检测信号降噪中的应用

为了最大限度地消除粗晶材料超声检测时,晶粒散射波对有用信号的严重干扰,提高接收信号的信噪比,将小波神经网络引入粗晶材料超声检测信号处理领域中.在训练小波神经网络时,采用了改进的梯度下降算法.该网络有一个动态的权值,它随误差变化而调整.结果表明,小波神经网络应用在粗晶材料超声检测信号的降噪时,能够达到较理想的降噪效果.     

小波神经网络在超声检测信号中降噪的研究

摘 要: 为了最大限度的消除粗晶材料超声检测时,晶粒散射波对有用信号的严重干扰,提高接收信号的信噪比,将小波神经网络引入粗晶材料超声检测信号处理领域中。在训练小波神经网络时,采用了改进的梯度下降算法。该网络有一个动态的权值,它随误差变化而调整。结果表明,小波神经网络应用在粗晶材料超声检测信号的降噪时,能够达到较理想的降噪效果。     

闭合型裂纹时间反转损伤识别

由于超声波能穿透闭合型裂纹界面,采用传统的线性超声技术难以检测和定位闭合型裂纹损伤,基于非线性时间反转理论研究了闭合型裂纹损伤检测方法。通过金属铝板上黏贴的压电激励/传感阵列,进行了Lamb波检测螺栓模拟的闭合型裂纹实验。根据Lamb波时间反转原理,得到激励重构信号。通过计算激励信号和重构信号间的相关系数定义了损伤指数,开发了能定位闭合型裂纹的成像算法。实验结果表明非线性超声时间反转方法能够有效地识别非线性的闭合型裂纹。     

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。     

密集型矩形阵列参数对激光Lamb波成像的影响分析

激光超声技术具有非接触、检测效率高等优点,在无损检测领域受到广泛关注;充分利用激光超声技术的高空间分辨率特性,结合密集型矩形阵列和激光Lamb波技术进行板中缺陷检测。采用连续小波变换对频带宽、时域分辨率低的激光Lamb波信号进行提取,得到特定频率下具有高时域分辨率的窄带信号;利用线性映射补偿技术消除所提取窄带信号中的频散,消除频散的信号用于缺陷成像;最后,结合幅值成像技术和符号相干因子成像技术对频散补偿后的信号进行处理,实现铝板中缺陷的成像和定位。在此基础上,进一步对不同的阵元数量和阵元间距对密集型矩形阵列指向性和缺陷成像质量的影响进行分析。当阵元数量为16,阵元间距为一个Lamb波波长时,主瓣宽度较窄且没有栅瓣出现,缺陷成像质量得到有效提高。     

管道腐蚀超声波在线检测技术

提出一种用于管道在线腐蚀检测的方法,基于超声波脉冲反射法检测原理,依据超声波在介质中的传播特性,研究系统的超声波发射电路和程控放大电路。实验结果表明:发射电路产生的高压负脉冲信号能够有效激励超声探头;程控放大电路可以解决回波信号因深度增加能量衰减的问题,获得的信号达到技术要求。系统能够完成管道在线腐蚀检测的需要,具有良好的应用价值。     

小波包能量谱和BP神经网络在波纹管压浆超声检测中的应用

针对小波分析在信号处理的局限性,将小波包分析和反向传播(Back Propagation,BP)神经网络相结合,提出一种基于小波包能量谱和BP神经网络的波纹管压浆超声检测方法。采用超声检测方法接收波纹管模型的回波信号,以小波包分解后各子频带的能量作为检测特征,当波纹管内部出现脱落时,检测特征会发生变化,最后将特征输入BP神经网络中进行分类识别。试验结果表明,该方法能够理想地实现波纹管内部缺陷的诊断,可为波纹管超声检测提供一定的技术支持。     

基于主动Lamb波和小波变换的二维结构损伤定位研究

基于主动监测技术，将结构健康和损伤状态下的Lamb波激励响应信号进行对比，两者的差信号实际上是激励信号通过损伤折射后被接收到的类似声发射源产生的一种信号。该信号与激励响应信号比较将有时间延迟，通过Gabor小波变换确定时间延迟，从而获取损伤位置信息。实验证实这种位置信息是可靠的。     

非金属防腐层分层缺陷超声导波检测

工业用材料表面通常覆盖有非金属防腐层,保证防腐层的完好对实现材料的正常工作具有重要意义。为实现对非金属防腐涂层的分层缺陷检测,该文提出基于小波能量值的分层缺陷损伤评估方法。首先建立超声导波在双层板状介质中的传播模型,提出基于小波能量值的检测理论,制作试样并建立实验平台,分别利用增益值和小波能量值对分层缺陷进行检测比较。实验结果表明随着分层缺陷宽度的增加,达到相同回波幅度的增益值逐渐下降,但增益值方法在较小范围内无法识别出分层缺陷;而接收信号的小波能量值能更好地实现对分层缺陷的检测,特别是在缺陷宽度较低的情况下,采用小波能量法能较好满足分层缺陷的检测需求。基于小波能量值的分层缺陷检测方法可为后续对复杂多层材料检测提供参考。     

Lamb波传播特性研究

应用三维弹性理论对Lamb波频散曲线进行理论建模.在Lamb波主动监测系统中,应用Gabor小波变换理论分析Lamb波信号的时延及相位角,获得了板中Lamb波的相群速度频散曲线.比较理论曲线与实验数据,证明了三维弹性理论建模方法的有效性.