电磁超声检测钢板厚度实验的参数优化

为提高电磁超声检测信号的信噪比,研究激励信号频率、脉宽及换能器提离距离对厚度测量结果的影响,搭建了电磁超声实验系统。该系统利用RITEC-SNAP 5000产生高能正弦波激励电磁超声换能器EMAT ( Electromagnetic Acoustic Trans-ducer),通过调节激励信号的频率、脉宽,改变提离距离来观测超声回波幅度的变化。实验结果表明：当激励频率和EMAT固有频率相同时其换能效率最高,采用6个周期的脉冲串时前后波包之间分界明显,为获得较大的回波幅度应尽可能减小提离距离。     

Chirp编码信号检测岩土工程层状结构界面缺陷

针对传统超声检测岩土工程层状结构界面缺陷中信噪比低、响应信号不易识别的问题,提出了用Chirp编码信号检测混凝土层状结构界面缺陷的方法.介绍了Chirp编码的基本方法和原理,通过在发射端发射中心频率为100 kHz,带宽为200 kHz,时宽为100 μs的Chirp编码信号,在接收端通过匹配滤波处理,得到峰值和信噪比较高的脉冲压缩信号.运用了匹配滤波器的数字信号处理方法,并对具有不同尺寸界面缺陷的工程层状结构的检测进行了有限元模拟.结果表明,Chirp编码信号检测工程层状结构能够在保证缺陷分辨力的同时提高信噪比.     

JTIDS信号的高效信道化接收及检测方法

根据联合战术信息分发系统（Joint Tactical Information Distribution System,JTIDS）信号的特点,提出一种基于多相滤波的JTIDS信号接收方法。该接收模型具有全概率接收JTIDS信号的特点,而且所需计算复杂度低。在信号接收后,通过能量检测对输出信号进行脉冲宽度检测,判断信号是否为JTIDS信号。仿真结果表明该方法在信噪比为正时具有较好的性能。     

基于DSP和FPGA的超声相控阵信号收发卡设计

超声相控阵收发卡在超声发射时产生具有特定延迟的一组信号激发超声换能器上的各个阵元,产生可控的空间超声波声场;信号接收时进行多路回声信号的处理,通过多波束合成算法对超声声场进行空间滤波处理得到具有空间指向性的回波信号,基于DSP和FPGA设计了相控阵信号收发卡,可进行8路信号的接收和发射控制,配合外部多路D/A、A/D卡可对8阵元超声相控阵换能器进行激发和接收控制.     

基于LabVIEW的时间反转超声检测系统的开发

时间反转技术在超声无损检测中的应用非常广泛,它可以忽略介质的非均匀性及初始信号源的位置,能够在时间和空间上聚焦超声波,实现对介质缺陷的聚焦检测;基于LabVIEW图形化编程软件,结合计算机、信号发生器、示波器、超声换能器、GPIB等的使用,对超声检测系统实验平台进行了构建,实现了超声信号的发射、接收以及时间反转一系列的信号处理过程;系统工作过程中,采用了3种不同的时间反转技术:经典时间反转技术(time reversal:TR)、反向滤波技术(inverse filter:IF)及1位处理技术(1bit processing),来实现信号的聚焦,其中反向滤波处理技术取得的信号聚焦效果较好,信噪比较低,而运用1位时间反转技术可以有效增加聚焦信号的幅值,使幅值提高3.5 dB左右;实验验证该系统可以有效的实现时间反转超声检测过程中对信号的激励、接收、处理和存储等功能,有良好的精确性和适用性。     

高斯带通滤波器的设计及其在管道超声检测中的应用

本文分析了本文分析了由超声换能器,耦合剂,石油管道组成超声检测系统,得出了超声回波信号的数学模型,依据超声回波信号的数学模型,并利用最大信噪比原理设计出高斯带通滤波器,应用所设计的高斯带通滤波器对超声信号处理,大大提高了信噪比,有效的提取出缺陷信息。滤波后超声回波的包络的峰值对应着各个回波到达的时间。     

一种有源加性复合干扰的对抗算法研究

针对雷达有源加性复合干扰对抗的情况,传统的抗干扰算法只针对单一样式干扰进行抑制,很难做到有效权衡;由于有源复合干扰噪声功率高、欺骗性强的特点,为此提出了一种基于相位扰动的有源加性复合干扰对抗算法,该算法在斜变线性调频信号(SV LFM)信号的基础上,先对发射雷达信号的前后沿脉冲附加上一个扰动的相位,再通过与前一脉冲的匹配滤波,限幅处理和逆匹配,最后与当前脉冲进行匹配滤波处理,附加扰动的相位和限幅处理减弱了距离假目标信号的增益,而经过三次匹配滤波的作用,同样有效的削弱了大部分压制性干扰信号的成分,从而恢复出比较纯净的目标回波信号;通过实验仿真手段验证了相位扰动抗干扰算法的有效性,与传统直接匹配滤波的抗干扰算法相比,接收信号的信噪比提升了约25 dB。     

超声相控阵用于无损检测的一种新方法

基于超声相控阵技术的无损检测在工业上已经得到广泛应用,相控阵技术的最大优点就是能快速控制和聚焦阵列换能器发射的辐射声束,根据换能器参数设置的不同,辐射声束也会随之改变。所研究的超声相控阵检测系统,对实时信号进行高速采集,将全部22个晶片发射和接收的信号进行存储,并通过检测系统数据处理软件将所存储数据处理,改善了信噪比,提高了横向和纵向分辨率,完成了被检测处的B扫描成像。实验证明：检测系统在工业无损检测方面有较好的应用前景。     

超声检测系统的建模研究

电声检测模型（EAM模型）是为研究超声无损检测系统建立的一种系统模型。该模型组合了超声检测系统各个环节的子模型,包括：超声波激励脉冲发射,检测信号接收,连接电缆,超声换能器,以及在被检测材料中的传播过程。利用该方法对海底管道内爬行器的超声部分的设计进行计算机仿真,可以对爬行器设计方案进行前期验证,优化设计。这种方法既能缩短设计周期,又节省大量费用,可以说EAM模型为分析超声检测系统提供了一种全新而有力的工具。     

空气耦合超声无损检测系统电路设计

为了提高空气耦合超声无损检测系统的能量转换效率,设计了匹配的硬件电路。结果表明:发射电路信号电压达到600 V,接收电路将回波信号放大79. 43 d B,滤波电路可接收频率0. 5～1. 5 MHz的超声波。不仅满足了发射电路的电压要求,有效解决空气耦合中回波信号弱的问题,还实现了对回波中噪声信号的削减,达到了降噪的效果。     

基于小波变换的脑电瞬态信号检测

在脑电（ＥＥＧ）信号分析与处理过程中,瞬态信号的检测和定位具有非常重要的实际意义,传统的瞬态脉冲检测方法是匹配滤波,但匹配波滤需要有关瞬态信号的先验知识,因而在实际应用中受一定的限制,本文用小波变换对含有瞬态干扰的脑电信号进行多尺度分解,在某些尺度下,瞬态信号特征得以明显增强,用简单的阈值比较就可以有效地检测并消除瞬态干扰,实验结果表是有,在缺乏先验知识的条件下,小波变换能有效检测出脑电信号中短时,低能量的瞬态脉冲。     

连续波背景下多信号处理方法

对接收到的信号进行短时傅里叶变换，通过分析短时傅里叶变换中每一个时间片内的信号频谱，检测出连续波背景下的脉冲信号。滤除线性调频脉冲信号成分，保留连续波信号成分，得到调频连续波信号具有周期性的时频变化曲线。根据连续波信号时频变化曲线的频谱特征，估计出其主要参数，然后滤除脉冲信号出现时间内信号中的连续波成分，并采用相应的方法估计出其参数。仿真结果表明，本文算法可以准确估计出线性调频连续波（LFMCW）信号和线性调频（LFM）脉冲信号的参数，当LFMCW信号的信噪比高于-8dB，并且其功率比脉冲信号功率小6dB以上时，算法具有良好的估计精度和稳定性。     

微弱信号相位检测的自适应陷波法及其应用

针对微弱信号因噪声影响造成剧烈的相位变化,采用常规的方法无法检测出其相位的现象,提出了一种自适应陷波方法。该方法采用自适应陷波算法来滤出期望信号,再对陷波后信号进行带宽压缩以提高信噪比,从而准确检测出信号的相位。根据检测方法,研制出以数字信号处理器为核心的检测系统,并应用此系统检测石英晶体输出的微弱信号的相位差。试验表明,对于信噪比小于-60 dB的微弱信号,系统相位检测精度达到2×10-6。     

便携式血氧信号检测装置设计

实现动态环境下血氧饱和度的实时连续检测,研制了一种基于透射式检测原理的血氧饱和度监测装置.采用透射式光频转换器采集人体光电容积脉搏波,低功耗处理芯片MSP430为主控芯片,获取的脉搏波信号经过程序处理之后,通过蓝牙模块无线发送到终端设备.在动态环境下脉搏波信号存在多种干扰,利用了脉搏波信号的上下包络线信息,采用邻值代替法去除奇异点,低通滤波去除高频干扰,形态学滤波去除基线漂移和运动伪差干扰.该装置具有成本低、功耗低、易操作等特点,实验结果表明:所得到的血氧饱和度具有较好精度,能够动态实时地监测.     

超声导波任意波形脉冲激励源的设计与实现

根据适用于激励超声导波的信号的特征,在改进直接数字频率合成器(DDS)结构的基础上,运用DSP+ FPGA等工具设计出适合导波检测用的任意波形脉冲激励源.该激励源可根据实际检测条件调整激励波形的类型且激励信号中心频率、周期数、幅值、重复频率等参数均可设置.经实验验证,此激励源能生成导波检测所需要的各种波形信号,且能扩展...     

基于ZigBee无线传感器网络的脉搏信号测试系统*

提出了基于ZigBee无线网络的脉搏信号测试系统,包括脉搏传感器、信号调理、ZigBee网络节点、数据采集部分.根据人体脉搏信号属于非平稳信号的特点,提出了基于Choi-Williams分布(CWD)的脉搏信号时频分析方法.实验结果表明,本系统能够对人体的脉搏信号进行实时采集,CWD分布信号处理能很好地反映脉搏信号所包含生理病理的信息;如果同临床医学病例结合起来,将有很好的应用价值.     

NDE system for railway wheel inspection in a standard FPGA

A special NDE system built into a low-cost FPGA has been developed for detecting railway wheelflats. The system operates with the train moving at low-speed over a measuring rail. Ultrasonic surface wave pulses are sent at regular intervals and echoes are acquired and processed by the system. The variations in the round trip time-of-flight (RTOF) of the ultrasonic pulse allow to detect and quantify the flats size.The logic design optimizes the storage capabilities by keeping only the rail–wheel contact echo and its environment. For this purpose, a wheel tracking algorithm has been implemented. It allows reducing the data volume by controlling the delay time from pulse emission to the acquisition window following the running wheel. Furthermore, since signals are masked by the rail structural noise, they are processed before executing the tracking algorithm. This work presents the architecture and performance of the developed system with experimental data.     

高精度波束形成的相控阵超声系统研究

为深入研究管道环焊缝缺陷特性,需要相控阵检测系统提供完全控制激励信号参数和获得接收回波信号的特性,针对该问题设计了32个模拟通道,可接入128个阵元,数字化频率达到125 Msample/s的相控阵超声检测系统.采用流水线式延时实现小数倍延时,脉冲发射延时精度为2.5 ns;使用Master-Slave结构的管理方式,在硬件上合理分配资源,对回波数据进行线性插值,同时根据脉冲的延时方案对各通道的插值数据进行存储,实现高精度数字波束形成.使用Hilbert变换提取形成波束在FIR滤波器滤波前后的包络,得到滤波后信噪比提高了9.4 dB.对标准试块进行缺陷检测实验,实验表明在深度上缺陷定位的相对误差为1.7%,相对于现有系统检测精度提高了接近2倍.     

磁致伸缩纵向导波传感器中偏置磁场的优化设计

偏置磁场大小是磁致伸缩纵向导波传感器设计的关键参数之一,最佳偏置磁场的选择受到材料和激励条件的影响,故要求导波检测系统中偏置磁场可调节性好.目前使用的偏置磁场有两种,其中螺线管线圈产生的磁场信号干扰大,信噪比低,永磁体提供的磁场可调节性不佳.为此,提出一种偏置磁场可以调节的结构方案,并通过该方案研制了一种可以调节的偏置...     

基于时间反转聚焦的声发射源定位算法

声发射检测可以判断损伤的活性和严重性而被广泛应用,但对损伤位置仍没有更准确的定位方法。提出一种基于时间反转理论的声发射源准确定位的方法。根据声发射被动监测的特点,研究采用时间反转聚焦方法使声发射信号能量叠加放大,提高信号的信噪比,并分析推导了具体损伤声源信号时间反转聚焦增强过程;利用时间反转对声发射源的自适应聚焦能力,重建信号传播波动图,通过信号聚焦显示出损伤声源位置和区域;最后通过数值仿真对该方法进行验证,仿真结果表明能有效提高损伤声源信号的能量,能够对检测区域的信号重建,并通过显示准确给出损伤声源位置,定位精度较常规时差定位法有较大提高。