基于混沌振子的微弱信号检测方法及应用

分析了Duffing振子的混沌运动，阐述了该振子相变对与参考信号频差较小的周期小信号具有的敏感性，对白噪声和与参考信号频差较大的周期干扰信号具有免疫力，使Duffing振子应用于微弱信号检测具有可行性，检测不同频率的信号需要不同频率的参考信号，不同的参考信号频率会对系统产生很大影响，通过调整系统参数使得振子对不同频率牟信号检测具有普遍性，给出了基于混沌微弱信号检测的具体方案。     

应用于微弱涡流信号检测的正交锁定放大器设计

涡流检测是一种广泛应用的常规无损检测技术,涡流传感器输出微弱信号的检测是整个系统的关键。设计了一种基于互相关原理的模拟正交锁定放大器,其采用数字频率合成器AD9854发生正交参考信号,通过模拟乘法器AD734进行互相关运算,利用低通滤波器MAX291获得的同相直流分量和正交直流分量。对两路直流分量进行运算,可以得到涡流信号幅度和相位的变化量,从而判定待测对象的特征。通过涡流检测试验应用,结果表明,该放大器可方便地应用于涡流检测系统中,性能可靠,工作频率可达5MHz。     

电磁超声换能器的微弱信号检测

电磁超声换能器的换能效率很低,得到的接收信号十分微弱。为了改善接收信号质量,采用了基于谐振理论的选频放大技术、基于互相关理论的锁相放大技术以及平均技术3种方法对电磁超声接收信号进行处理。实验表明,所设计的选频放大电路和锁相放大电路均能将微弱的电磁超声接收信号从强噪声背景中分离,而平均技术则能够有效改善接收信号的信噪比。最后给出了电磁超声系统联调的实验波形,并对3种检测技术的优缺点进行了分析。     

扰动磁场检测技术中裂纹磁场信号的反演

依据试验数据和有限元仿真结果,分析了裂纹缺陷特征与扰动磁场分布的关系,总结出交流场检测技术中磁信号裂纹尺寸反演的基本规律。借助于B_x扰动磁场信号形状与裂纹缺陷特征之间的相似性,建立了二维表面缺陷形状的反演算法。     

交流电磁场检测技术中传感器的设计和信号的小波降噪

传感器的设计和信号降噪分析是交流电磁场测量系统中必须解决的关键问题。通过给激励线圈施加磁芯,缩小传感器的结构尺寸,对交流电磁场传感器的检测信号部分采用差分式串联结构,并采用多级放大、滤波和检波电路,增强对小缺陷信号的检测能力。选取适当的小波,对采集信号进行小波降噪,分析由缺陷引起的扰动磁场与缺陷的关系。试验可得,采用差分式串联结构探头采集的信号峰一峰值较强,噪声较小,能够更好地提取微弱的扰动磁场信号;采用小波降噪后的信号特征能够更明显地定量反映出缺陷特征。     

基于间歇混沌的微弱信号特征检测方法

通过对Duffing振子的间歇混沌运动的分析,发现其相变对与参考信号频差较小的周期弱信号具有敏感性,对白噪声和与参考信号频差较大的周期干扰信号具有免疫力.在此基础上提出了一种检测方法,实现了在强噪声环境下对周期弱信号的频率和幅值的检测,具有很好的信噪比,并将其运用于超声波弱信号检测上,取得了良好的检测结果.     

基于相控震源的深部矿体微弱信号增强方法

为有效探测深部矿体,研究地震波微弱信号增强技术至关重要。采用有限差分法,对不同震源激发方式产生的地震波场响应进行数值模拟。震源方向特征、单炮记录和单道反射波的对比结果表明:相对于单震源和组合震源,相控震源可以明显改变地震波场能量的分布,增强深部矿体微弱的反射信号。延迟参数不同,对微弱信号的增强能力也不同,可以根据需要设置合适的延迟参数。总体来说,相控震源可以为深部矿体勘探提供有利条件。     

交直流弱磁场测量装置研究

设计一款基于磁阻传感器的交直流微弱磁场信号测量装置,系统地介绍了测量装置的软硬件设计原理。采用基于ARM 32位处理器的STM32F407控制芯片对传感器采样信号进行数据处理和保存,具有良好的浮点数运算能力。利用傅里叶变换对磁场信号作频谱分析计算信号频率,并利用最小二乘法对实验数据进行拟合,得到线性度较好的磁场强度换算公式。通过交直流磁场标定实验证明了测量装置具有较高的准确度,运行可靠,可应用于监测周围环境的磁场强度。     

基于主轴故障诊断的微弱信号特征提取技术

微弱信号特征提取对于主轴系统早期故障诊断有着重要意义。从抑制噪声和利用噪声达到提高信噪比的角度出发,基于信号处理领域的研究成果,列举了可用于主轴系统微弱信号特征的提取方法。这些方法包括抑制噪声提高信噪比的信号处理方法和利用噪声增强微弱信号的方法,抑制噪声提高信噪比的信号处理方法有谱峭度、小波变换、经验模式分解、循环平稳理论、盲源分离、流形学习等;利用噪声增强微弱信号的方法有随机共振和总体平均经验模式分解。为主轴故障诊断研究提供了参考。     

矩形缺陷的交变漏磁检测信号分析方法

利用ANSYS仿真软件，首先对交变漏磁检测中影响矩形缺陷信号的各项因素进行了分析，并以此为基础，提出了以矩形缺陷为基本单元的信号分析方法。利用该方法分析了截面为梯形和圆形，及其它任意形状的直线裂纹的检测信号特点，同时也分析了圆弧形裂纹以及其他任意形状的非直线裂纹的检测信号特点，并对上述不同类型缺陷的识别进行了详细的论述。     

管道腐蚀检测中新型脉冲涡流传感器的设计

提出了一种新型脉冲涡流传感器设计思路。它将脉冲涡流激励场从空间上转化为匀强涡流场,从而等效为一种自差分式的涡流检测技术,因此无需进行差分处理,可避免差分信号的不同步导致的检测精度和灵敏度不高。采用该新型脉冲涡流传感器对钢管腐蚀缺陷进行了检测,试验结果表明设计的传感器具有较高的灵敏度和检测精度。     

小波奇异点检测理论在交变磁场法缺陷定量中的应用

采用交变磁场测量法进行缺陷定位和定量时,缺陷环和基于斜率比值的识别模型均不能对裂纹长度精确定量。在此基础上介绍了小波分析奇异点检测理论,对上述模型进行了改进,利用小波分析的多尺度分析理论实现裂纹长度的精确测量。通过对15mm×1mm×2mm裂纹的测试证明,该方法取得了较高的测试精度。     

Effect of residual stress on ACFM crack measurements in drill collar threaded connections

The drill collar threaded connection of the type used in hydrocarbon exploration is a critical component of the drillstring that is highly susceptible to fatigue damage. In an attempt to reduce costly downhole failures the connections are cold rolled to introduce compressive residual stress, and when in service the connections are routinely inspected. The Alternating Current Field Measurement (ACFM) technique is an increasingly popular method of thread inspection, however, results have indicated that the ACFM defect sizing capability may be compromised when it is used to inspect recently cold rolled connections. If a connection is cold rolled without first being defect free, subsequent inspections may under estimate crack depth with the standard interpretation. Inspection before rolling is therefore necessary.     

飞机发动机叶片裂纹的交变磁场非接触原位探测

飞机发动机叶片基体出现裂纹时表面反映不明显,孔探仪检查表面裂纹实际判别的难度较大,因此用交变磁场非接触式探测法探测。介绍探伤原理、特点以及与其它无损检测方法的比较,最后给出了发动机叶片的检测实例。检测结果表明,该方法检出的大小裂纹的波形与实际裂纹相符甚好,因此较传统涡流法和孔探仪法更具优越性,具有实际应用价值。     

基于LabVIEW的脉冲涡流检测系统

脉冲涡流检测技术采用频谱丰富的脉冲作为激励信号,响应信号中包含多个频率的分量,从而增强了脉冲涡流检测的抗干扰能力,增加了检测的深度。采用虚拟仪器技术,研制了一套基于LabVIEW的脉冲涡流检测系统。系统由脉冲涡流检测硬件电路、上位计算机、数据采集卡以及相关软件组成。重点介绍了硬件电路中的激励源、前置滤波和传感器模块的设计。通过对标准试样进行检测试验,表明该系统具备良好的检测性能。