基于小波包分析的拉索损伤声发射信号特征提取

结合显式有限元和小波包分析技术开展了拉索损伤声发射信号特征提取的仿真分析。采用ANSYS/LS-DYNA模拟得到拉索损伤声发射信号的仿真信号,基于小波包能量谱对拉索声发射的有限元仿真信号进行了特征提取,从小波包分解层次、特征频带数量的选择及特征参数的噪声鲁棒性三个方面开展了讨论分析。结果表明:(1)通过选择适当的小波包分解层次,小波包能量谱可以精细地反映信号的特征;(2)选取少数特征频带就能使得小波包能量谱反映声发射信号的特征信息;(3)基于小波包能量谱的特征参数具有良好的损伤敏感性及噪声鲁棒性,能在强噪声影响下实现对拉索不同损伤类型的判别。     

基于小波变换与统计分析的转子碰摩声发射特性研究

为解决转子碰摩损伤声发射信号分类及解释难题,应用PCI-2声发射系统和WS-ZHT1型多功能转子实验台组成转子碰摩声发射检测系统,采集转子局部碰摩声发射信号,通过理论分析声发射信号特征和小波基函数性质,dB8小波适合提取声发射信号特征;碰摩产生大量声发射信号,大量声发射信号的统计特性蕴涵较多碰摩信息。对不同转速条件下不同检测位置碰摩声发射信号的统计分析表明,声发射信号的功率谱密度集中在100～400 kHz。声发射信号平均幅值、平均能量可作为区分转子碰摩程度特征参数;功率谱主频可作为区分声发射相对位置特征参数,结论与碰摩类型无关。     

基于声发射的滚动轴承损伤定位方法研究

低速重载轴承故障特征频率低,受转速波动影响大,难以使用频谱分析进行故障源定位。将基于到达时间差的声发射定位方法应用于轴承故障定中,找出损伤的确切位置。针对轴承的环形结构,建立了不依赖于声发射传播速度的定位计算模型。同时提出了基于小波包分解的最优时差计算方法来提高定位精度。推力轴承座圈上的断铅实验和模拟损伤定位实验均表明该方法具有很高的定位精度。该定位方法不依赖于转速和频率分析,对变速大型轴承的故障定位具有应用潜力。     

不同拉伸速率下钢材损伤的声发射监测评价

钢材已成为生产的基本材料,被广泛应用于各行业,目前还没有对其进行损伤动态监测的有效方法。采用声发射技术对钢材Q235在不同的拉伸速率下进行损伤动态监测试验研究,首先通过试验获取了不同拉伸速率时材料的弹性、屈服、强化、颈缩和断裂各个力学行为阶段声发射信号并提取各个特征参数;然后通过各个特征参数累积量历程图归一化曲线对钢材拉伸损伤过程进行评价,发现特征参数累积量历程图归一化曲线可以明显反映出钢材拉伸整体演变过程及各个力学行为阶段特征,并且随着拉伸速率的减小,在屈服阶段的结束端点出现更为明显的突增量,可作为表征屈服阶段和强化阶段的重要转折点。结合拉伸力学,对各个力学行为阶段声发射信号的产生机制和特征进行总结,可为钢材后期声发射信号源的产生机制以及后期损伤定量、寿命预测的研究提供参考了依据。     

小波变换在声发射信号特征参数检测中的应用

本文论述了小波变换在声发射信号的事件计数特版在数检测中应用的理论和方法,用小波变换来检测声发射信号的事件计数特征参数,其准确率与域值电平的取值在大小无关,从而可大大提高声发射信号特征参数检测的准确度,该方法可用于旋转机械（特别是大型汽轮发电机组）的碰磨故障和裂纹故障的检测。     

基于EMD的胶合板损伤声发射信号特征提取及神经网络模式识别

摘要：针对胶合板损伤声发射信号的非平稳性和损伤类别特征相互重叠的实际情况,提出了基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)和BP神经网络相结合的信号特征提取和识别方法。首先对损伤声发射信号进行EMD分解,筛选出包含主要信息的本征模态函数（Intrinsic Mode Function, IMF）分量;其次构建以各IMF分量的能量占比作为表征各损伤信号的特征向量;最后以提取的特征向量为输入样本,建立BP神经网络模式分类器对四类胶合板损伤信号进行识别。五层胶合板损伤的实测数据表明,该方法能够准确地提取出声发射信号特征并对其损伤类型进行有效地识别。     

聚乙烯醇纤维混凝土损伤演化声发射监测及其评价

通过对掺入聚乙烯醇（PVA）纤维混凝土试件进行三点抗弯的声发射试验,来研究它的损伤失效机理。首先,通过三点弯曲试验,得到了PVA纤维腐蚀前后混凝土的抗弯强度。然后,基于加载全过程中声发射特征信号,根据声发射幅值、计数和能量相关图,并通过比较有无腐蚀PVA纤维混凝土声发射信号,揭示了PVA纤维腐蚀混凝土的抗弯强度下降原因及其损伤机理。 最后,借鉴NDIS-2421定量评定标准分析声发射信号,对混凝土试件的损伤情况做出定性评价,分析PVA纤维在腐蚀前后混凝土中的作用;此外,通过计算声发射特征信号裕度指标,发现PVA纤维混凝土弯曲损伤明显分为三个阶段,未腐蚀PVA纤维混凝土试件的裕度值较均匀。     

基于小波奇异性理论的水轮机空化检测

空化噪声谱分析中常采用的功率谱分析在研究空化噪声这种具有很强突变性的信号时具有明显的缺陷,文中提出了一种基于小波奇异性理论的水轮机空化检测方法,并提出了小波基选择方案、突变点检测条件和最佳检测阈值。进行了混流式水轮机的模型转轮试验,观测了模型转轮额定工况下的涡带形态和空化发展情况,并采集存储了大量空化噪声数据。对照观测结果分析实际的检测数据,结果表明该方法的有效性,并很好的检测出空化初生和空化形态转变。     

基于共振峰的超声空化声发射信号分析

摘 要：为了简单有效地提取超声空化时频信息而估计空化强度,提出了应用基于全极点线性预测编码模型的共振峰分析方法进行分析,并使用其分析了19kHz超声作用下的空化场的声发射信号。将共振峰分析结果与常用的频谱分析和短时傅利叶分析结果进行了对比,发现共振峰分析方法更能从超声空化声发射信号的中提取出简单但关键的时频信息来。采用共振峰方法的分析结果表明,可以利用空化声发射的共振峰参数如基频频率和相对高频共振峰的幅值来分别反映超声空化的非线性振荡和瞬态空化,进而估计超声空化的强度。     

基于连续小波变换的奇异性检测与故障诊断

小波奇异性检测方法作为一种有效的信号局部奇异程度的定量描述方法,已在许多领域展开应用。针对当前普遍采用的基于二进小波变换的奇异性检测方法的不足,建立了基于连续小波变换的奇异性检测方法,具有更细致的局部奇异性刻画能力。本文将这种方法应用在压缩机气阀的故障诊断中,充分显示了该方法的有效性。     

A study on the failure detection of composite materials using an acoustic emission

Fiber reinforced composite materials have been increasingly used as structural material in airplanes, in space applications, and in robot arms because of their high specific stiffness and strength. Structural design and nondestructive test techniques have evolved as increased emphasis has been placed on the durability and damage tolerance of these materials. There are several methods used to detect damaged regions of composite materials. Acoustic emission is one of these. It is a suitable technique for detection of a wide range of micro-structural failures in composite materials.

In this paper, an AE signal analyzer was designed and fabricated with a resonance circuit to extract the specified frequency of an acoustic emission signal. From the tests that were completed, the disturbance noise levels, such as impact or mechanical vibration, of the fabricated AE signal analyzer had a very small value in comparison to those of the conventional AE signal analyzer. Also, the fabricated AE signal analyzer was proven to have generally the same crack detection capabilities as a conventional AE signal analyzer, under static and dynamic tensile tests of the composite materials.     

基于EEMD-SCBSS的岩石声发射信号去噪方法

针对岩石声发射(AE)信号的低信噪比、随机性强、非平稳性等特点,提出了一种基于总体经验模态(EEMD)及单通道盲源分离(SCBSS)的AE信号滤波方法.将含有背景噪声的AE信号进行EEMD分解,得到一系列按频率从高到低排列的本征模函数(IMF);提取高频背景噪声信号与观测信号构建虚拟多通道观测信号;利用快速不动点优化算...     

基于聚类分析的罐底声发射检测信号融合方法

采用声发射技术进行罐底腐蚀与泄漏检测过程中,需要对多个传感器的检测到的声发射信号进行融合处理,将属于同一声发射源的声发射信号判定为一个声发射事件。但是在现场检测过程中,由于噪声的存在,使得在声发射信号融合处理时容易对声发射源产生误判。针对该问题,提出了一种基于聚类分析的罐底声发射信号融合方法,其基本原理是先根据事件定义时间进行初始声发射事件判定,然后采用聚类分析方法对初始声发射事件中的信号进行分类,将每一类信号分别判定为一个声发射源。现场实验表明采用该方法抗噪声干扰能力强、误判概率低,能准确反应罐底腐蚀的实际情况。     

基于声发射信号EMD-WPD特征融合的航天器在轨泄漏辨识方法

长期运行在空间环境中的航天器可能由于撞击、振动、老化等因素而发生气体泄漏,在轨泄漏辨识对航天器安全保障具有重要意义.提出了一种基于声发射信号经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)特征融合的航天器泄漏...     

Diagnostic of fatigue damage severity on reinforced concrete beam using acoustic emission technique

Fatigue damage assessment using non-destructive testing on structures as well as reinforced concrete (RC) beam has become an attention for recent decades. In this paper, diagnostic of fatigue damage in RC beams using acoustic emission (AE) technique was investigated. Based on severity analysis of AE signal strength during service life of the beams, bath–tub curves derived from AE signal are presented and divided into three stages; burn-in, steady state and burn-out. At the same time, deflection in the RC beams also has been analyzed.     

基于小波变换的主动水声信号检测

信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究，发现其具有1／f衰减特性，同时利用小波变换对1/f信号有类似K—L展开的作用，提出了一种基于小波变换的信号检测方法，对1/f噪声背景下的主动水声信号进行了检测；文中详细推导了相应的检验统计量及其统计分布特性；同时，将该方法与匹配滤波器、能量检测器的检测性能进行了比较，仿真试验结果表明了本方法的有效性。     

基于声发射信号模式识别的UHMWPE/LDPE复合材料损伤机制分析

测定了 U HMWPE/ LDPE复合材料在准静态拉伸作用下的声发射 (AE) 信号 , 用无监督模式识别方法对预处理后的 AE信号进行分类 , 据此分析了几种试样 (0° 、90° 和 [ + 45° / - 45° ]) 的损伤机制。研究表明 ,模式识别 (PR) 方法能识别出试样中基体开裂、 纤维2基体界面脱粘、 纤维抽拔和纤维断裂等损伤模式 , 识别结果与利用扫描电子显微镜 (SEM) 对破坏断面观察得到的结果一致。U HMWPE/ LDPE复合材料的 AE信号特征只受损伤模式的影响而与试样类型无关 , PR方法能有效地区分不同损伤模式的 AE信号 , 每种损伤模式的 AE信号累计数对应变的关系曲线能清楚地反映复合材料的损伤进程。AE信号的 PR分析为复合材料的损伤机制分析提供了准确依据。      

Creep damage behaviors of red sandstone subjected to uniaxial compression after high-temperature heat treatment using acoustic emission technology

This work discusses the results from tests conducted to investigate the uniaxial compression and creep behavior of red sandstone. An original untreated sample and an 800°C treated sample were selected to carry out the experiments. High temperature had an obvious influence on the mechanical properties of the red sandstone. The relationship between creep strain and instantaneous strain, as well as the instantaneous deformation modulus and creep viscosity coefficient, was analyzed. High temperature reduced the ability of the red sandstone to resist instantaneous deformation and creep deformation. Acoustic emission (AE) technology was also used in the loading process of uniaxial compression and creep tests, providing a powerful means for damage evolutionary analysis of the red sandstone.     

基于声发射理论的阀门气体内漏量化检测研究

通过理论分析和实验研究的方法,建立阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERMS)量化关系。利用研制的实验平台对阀门气体内漏进行检测实验,并探讨了泄漏率、阀门类型等参数对声发射信号特征参数均方根的影响。实验表明阀门发生气体泄漏时产生的声发射特征信号参数均方根能有效反应气体体积泄漏率,且声发射检测技术对阀门泄漏率检测误差在10%以内,因此可以利用声发射技术检测阀门是否内漏并估算其泄漏率。