线性调频信号激励超声换能器的方法研究

针对超声换能器的特性,研究等幅及包络调制线性调频波的换能器激励响应。通过对比激励前后脉冲压缩的主瓣峰值、?3d B主瓣带宽和峰值旁瓣水平,探讨通过换能器后其信噪比和分辨率的性能。理论分析和仿真实验结果表明,两种调频信号通过换能器后信噪比和分辨率都减少,峰值旁瓣有所提高。包络调制线性调频信号激励换能器脉冲压缩的信噪比和分辨率高于等幅线性调频信号,但能量损失比等幅线性调频信号大。     

基于Matlab的LFM脉冲压缩仿真

基于Matlab平台以线性调频信号为例通过仿真研究了雷达信号处理中的脉冲压缩技术。在对线性调频信号时域波形进行仿真的基础上介绍了数字正交相干检波技术。最后基于匹配滤波算法对雷达回波信号进行了脉冲压缩仿真,仿真结果表明采用线性调频信号可以有效地实现雷达回波信号脉冲压缩,提高雷达的距离分辨力。     

利用激光超声技术研究金属裂纹缺陷的检测波特性

利用激光在热弹机制下激发声表面波的理论模型,数值模拟激光与材料相互作用过程。分别获得无裂纹、表面裂纹、其它裂纹下材料变形、温度变化、声波信号,并获得缺陷具有明显滤波效应、调制信号作用及其它裂纹检测受声表面波衰减特性影响的结论。针对表面裂纹深度、宽度对检测效果影响模拟仿真。结果显示,深度、宽度增加均会引发上升沿信号成分丢失;而宽度增加过程中透射波信号衰减较明显。     

基于BOK调制的Chirp超宽带通信系统性能研究

基于线性调频脉冲(Chirp)信号良好的自相关性以及匹配滤波后尖锐的时域特性,将线性调频脉冲扩频技术用于高速的超宽带无线通信,设计Chirp-BOK调制的超宽带通信系统,BOK调制实现简单,但是传输速率较慢,首先对BOK调制方式给出理论分析,然后再进行性能仿真。     

利用PVDF检测激光声表面波的实验方法

提出一种利用聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器检测激光声表面波的实验方法,并介绍其构成和检测方法.将PVDF薄膜附在微型刀劈上,钳紧在金属固定块上,引出两个电极,从而实现信号的声电转换.利用Nd:YAG脉冲激光器激发声表面波,分别对金属铝板和缺陷铝板进行检测,得到了具有很好信噪比的超声信号.实验结果表明,信号灵敏度高,并可用于表面缺陷的检测.     

基于DM调制的Chirp超宽带通信系统性能研究

基于线性调频脉冲(Chirp)信号良好的自相关性以及匹配滤波后尖锐的时域特性,将线性调频脉冲扩频技术用于高速的超宽带无线通信,设计Chirp-DM调制的超宽带通信系统。DM方式传输速率较快,而且误码率较低,但是实现复杂。首先对DM调制方式给出理论分析,然后再进行性能仿真。     

基于相控阵激光超声的裂纹衍射增强试验研究

针对超声衍射时差法(TOFD)存在检测精度较差、区域检测可靠性不够和信号信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)低等问题,提出了一种基于光纤皮秒激光器和高速旋转镜的相控阵激光超声裂纹检测方法。利用有限元方法模拟热弹机制,建立二维瞬态激光超声力-固耦合模型产生横波与纵波在缺陷处发生的衍射现象,分析了裂纹尖端不同奇异点、声波不同中心频率和相控阵激励源不同位置对声波衍射的影响,通过衍射信号的信噪比和位移幅值两个计算指标来分析变化规律,并进行了试验验证。结果表明:数值模拟与试验结果有较好的一致性,相控阵激光源较传统单束激光源对衍射信号幅值和信噪比有明显的增强作用,纵波衍射信号信噪比较理想;衍射信号幅值随裂纹尖端奇异点增加和声波中心频率减小而增大;信噪比随尖端奇异点增加而增大,随声波中心频率一定范围增加无明显变化,随激光源距离的增加呈现先增加后减小的趋势;缺陷定量分析时计算出的裂纹长度与实际裂纹的误差均不超过6.8%。     

400MHZ带宽声表面波RAC器件

一、引言 声表面波线性调频脉冲压缩滤波器以其卓越的性能在雷达与微波辐射测量系统中得到了广泛应用,随着此类系统对观测目标成像分辨率、清晰度和稳定性要求的提高,宽频带高性能的声表面波线性调频脉冲压缩滤波器的研究工作就显得更为重要.本文介绍我们最新研制可用于雷达、微波辐射测量设备的宽频带声表面波沟槽反射栅脉冲压缩滤波器(简称声表面波RAC器件),其线性调频带宽可作到400MHz.     

基于激光超声二次谐波技术检测纤维增强树脂复合材料加固混凝土结构剥离损伤

纤维增强树脂(FRP)复合材料加固混凝土结构的早期剥离损伤往往趋向于闭合状态,传统线性超声技术对这种剥离损伤不敏感.本文提出了基于连续激光激发窄带超声波技术结合非线性超声二次谐波法检测FRP复合材料加固混凝土剥离损伤的方法,该方法通过强度调制激光技术在加固结构的表面激励窄带超声表面波,在超声波的扰动下,依据弹簧模型的接...     

圆柱类金属构件表面裂纹的激光超声识别方法研究

为了利用激光超声技术有效地识别圆柱表面裂纹,提出利用圆柱表面波信号增强和小波包-奇异值分解(WPT-SVD)方法识别圆柱类金属构件表面裂纹的位置和深度。建立了圆柱的激光超声显式有限元模型,分析了圆柱表面裂纹对表面波的模式转化作用。利用圆柱表面裂纹在激发源位置附近时激光超声扫描信号增强的现象,识别圆柱表面裂纹的位置。在已识别圆柱表面裂纹位置的基础上,通过分析圆柱表面裂纹检测信号的时频特点,利用WPT-SVD提取圆柱表面信号的时频特征,定义参数k r表征裂纹深度的变化,识别圆柱表面裂纹深度。搭建了激光超声圆柱表面裂纹检测实验系统,开展了实验研究,实验结果表明所提出的圆柱表面信号增强和WPT-SVD方法可以识别出圆柱表面裂纹的位置和深度。     

激光发声及其发声的机理

宽带调制的相关光声检测技术是兼有单频和脉冲光声检测特点的一种新的光声检测技术。在时域,它可以获得不同深度的信息,在频域,它可以得到很宽频率范围内的响应。 目前宽带调制技术主要有伪随机编码调制和线性调频两种。我们在实现了Lagrange序列伪随机编码调制的光声检测后,又进行线性调频技术的研究。理论和实验上均已证明线性调频信号的自相关函数比伪随机编码调制信号的自相关函数更逼近δ函数。本文将简要地介绍线性调频技术的原理及在薄膜热扩散率测定中的一些实验结果。线性调频技术在光声检测薄膜热扩散率中的应用@钱梦騄$同济大学…     

基于LabVIEW的激光超声管道检测系统

油气管道在日常生活和经济建设中发挥着重要作用,同时也存在着安全隐患,各种油气管道爆炸事件时有发生,给人们的生活和财产带来威胁。为保证油气管道的安全有效运行,应定期对其进行检测。激光超声检测技术相对于传统超声检测技术具有更高的空间分辨率,这一优点使其具有检测油气管道微小缺陷的潜力。该文根据激光超声检测原理,设计基于LabVIEW的激光超声燃气管道检测系统,重点介绍系统中数据采集、运动控制和数据分析模块,解决从激光超声信号的激励到数据采集、信号分析处理和缺陷识别等技术问题,实现油气管道各类缺陷的快速检测的目的。通过对带有周向裂纹管道做检测实验,结果表明:该系统具有良好的检测性能,对解决激光超声测量与诊断问题具有实际意义。     

基于激光超声的金属构件表面微裂纹定量检测技术研究

传统超声无损检测技术一般需对比裂纹构件与无损构件响应数据,分析两者差异以识别裂纹;两次测量结果易受人工操作误差、外界环境变化影响,导致裂纹误检。针对该问题,提出一种基于激光超声的金属构件表面微裂纹定量检测技术,该技术通过提取激光超声波与裂纹构件作用后非线性特征参数改变量实现裂纹定量检测,无需参考无损构件响应数据,能有效减少因人工操作误差、外界环境变化引发的裂纹误检;利用激光辐照构件激发超声波,根据构件时域动态响应信号重构相空间,引入一种非线性特征参数提取方法对构件上相邻辐射点之间状态空间改变量进行评估以实现裂纹检测。构建实验系统对空压机缸体表面实际砂孔缺陷及疲劳裂纹进行检测,结果表明所提技术能有效定量检测金属构件表面微裂纹。     

基于LFM的橡胶脱粘超声检测方法研究

针对SYS510e型空气弹簧底板的金属橡胶粘接结构橡胶脱粘缺陷超声检测难以辨识问题,提出采用改进的线性调频脉冲代替传统窄脉冲作为超声波激励信号,增大超声检测的信号能量和频谱宽度.在宽频带超声检测的基础上,采用小波包-奇异值分解方法解析超声回波在不同粘接状态、不同频率范围的时频能量分布,提取更稳定、一致性更好的橡胶脱粘辨...     

激光声表面波检测铝板表面凹痕的数值研究

采用平面应变的有限元模型数值模拟了热弹机制下线型脉冲激光辐照金属铝板表面激发高频声表面波,及声表面波经过表面矩形凹痕时发生反射的过程.计算结果表明: 声表面波中的瑞利波经过表面凹痕时发生明显的反射,并产生两个相继出现且具有相同的传播速度的反射表面波成分;随着凹痕深度的增加,两个反射瑞利脉冲出现的时间间隔将增大;数值计算从理论的角度有力地证实了前一反射瑞利波产生于凹痕的顶端,而后者源于其底部的论断,从而为定量检测金属表面缺陷的深度提供了理论依据.     

斜裂纹定量检测的全光学检测技术研究

该文采用有限元仿真方法分析斜裂纹与激光超声表面波的作用机理.主要研究内容包括:通过建立斜裂纹与激光超声作用的二维仿真模型,分析裂纹处透射波声场的频谱特征;并对不同深度、不同角度、不同宽度的斜裂纹进行仿真计算,实现采用透射系数对斜裂纹几何参数的分析.研究结果表明:激光超声表面波透射系数随斜裂纹深度呈线性变化,深度越大,透...     

伪随机码超声扩频测距系统设计与算法

针对单脉冲回波方式的超声测距方法存在的缺陷,借鉴雷达中的脉冲压缩技术,介绍了基于伪随机二进制序列(m序列)的超声扩频测距实现方法.伪随机码与超声载波采用ASK(幅移键控)调制方式,介绍了伪随机码超声扩频测距硬件方案和超声测距时延估计模型.针对超声换能器带宽特性和单脉冲回波特点,分析了m序列参数设计方法.提出了一种基于FFT的伪随机码包络相关快速时延估计算法,该算法将信号解调与匹配相关融合,大大降低了运算量.实验表明,本文介绍的伪码超声扩频测距硬件方案和快速算法可在便携式超声测距系统中实现,并可在多基站超声定位系统中推广使用.     

基于提升小波变换和AdaBoost的超声信号消噪技术

为了提高超声无损检测(UNDT)和无损评价(UNDE)中基础数据的信噪比(SNR),提出了一种基于提升小波变换和AdaBoost模式识别理论的超声信号消噪技术.该技术在研究材料内部散射体引起的结构噪声产生机理,以及分析传统裂谱分析算法局限性的基础上,利用提升小波变换将原始超声检测信号分解到小波空间后,通过采用AdaBoost算法构成的信噪分离器对信号和噪声进行识别、分离来消除噪声,得到高信噪比的超声回波信号.实验结果表明,与传统裂谱分析算法相比,该技术提高了消噪性能的稳定性,增强了湮没材料内部各种散射体散射中的缺陷回波信号能力.     

基于相轨迹的多裂纹管道超声导波检测研究

在超声导波多裂纹管道损伤检测中,缺陷回波信号幅值较小且波形复杂,不利于损伤的识别。基于混沌系统的初值敏感性及较强的噪声免疫特性,通过数值模拟和实验研究,验证了杜芬混沌系统的相轨迹识别多裂纹管道超声导波信号的有效性。给出了混沌系统相轨迹识别导波信号的原理,并结合超声导波检测,确定基于相轨迹识别的系统检测参数。利用ANSYS有限元软件和搭建的超声导波实验平台分别进行数值模拟和实验,获得超声导波在含有不同损伤大小的6m长的双裂纹管道中传播的数值模拟信号和实验信号,并在数值模拟信号中添加一定的高斯白噪声,用以分析噪声对混沌系统的影响。利用选取的杜芬混沌系统检测数值模拟信号与实验信号并进行对比验证,最后根据二分法确定缺陷位置。检测的相轨迹结果表明,该杜芬系统能够有效地免疫噪声并识别管道中的双裂纹小缺陷,并且提高了超声导波检测的灵敏度。     

小波变换滤波在连铸坯材料超声检测中的应用

1引言 超声传感器接收到的信号总是伴有随机噪声,所以有用的信息难免会被其它噪声信号隐藏,在信噪比差的情况下,采用信号处理技术来提高信噪比使有用信息显示出来已经成为检测应用中不可缺少的一个环节.用信号处理技术来提高对缺陷回波的检测灵敏度也经过了许多年的发展,现代数字信号处理通过高速模数转换器件得到超声回波信号的数字形式,然后通过信号处理算法程序来实现有用信息的提取.目前,有许多中方法已经得到了广泛的应用,比如取平均值、阈值法、频谱分析、分离谱分析、倒谱分析等[1].但上述所有处理技术,信号总是独立地在时域或频域分析处理,而对于像缺陷检测中常用的超声脉冲方式检测到的信号,一般为对以探头检测频率为中心频率的宽带脉冲信号经缺陷调制而形成的,能够将时域和频域的分析结合进行二维的分析(如小波变换)要比分离地处理更为合理.