基于振动声调制和时间反转法的微裂纹定位检测研究

针对常规超声检测对闭合微裂纹不敏感的现象,开展了基于振动声调制技术的非线性超声检测研究,并引入时间反转法对检测信号中的非线性信号进行聚焦处理,实现闭合微裂纹的检测及定位。利用ABAQUS有限元软件仿真振动声调制技术检测铝管微裂纹,用有限长冲激响应滤波器提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号,在时域反转后重新加载到无裂纹铝管模型进行时反信号聚焦仿真。结果表明,振动声调制检测信号中的一阶旁瓣非线性信号能够在裂纹位置附近聚焦,管道径向布置的时间反转信号加载方式信号聚焦效果优于轴向布置,并且根据聚焦像的大小和位置可以对裂纹进行定量和定位。     

一种新的超声成像方法振动声成像

文章介绍一种新的超声成像方法———振动声成像。首先从理论上分析了振动声成像的基本原理;然后分别介绍了该方法在钙化动脉血管成像、乳房中微钙化灶的检测以及受热疗和HIFU治疗的肿瘤组织焦斑检测等方面的应用;最后比较了振动声成像与传统超声成像不同点并指出了振动声成像独特的优势。     

基于经验模态分解和奇异值分解的振动声调制信号分析方法研究

针对振动声调制特征信号被强噪声淹没无法有效提取的问题,提出一种基于经验模态分解与奇异值分解相结合的振动声调制信号分析方法。先对振动声调制信号进行经验模态分解,选取imf分量,然后将imf分量进行奇异值分解降噪,得到非线性特征信号,最后对特征信号进行Kolmogorov熵计算。将该算法应用于实际碳纤维复合材料的检测,利用Kolmogorov熵进行损伤评估。该方法成功提取了特征信号,实现了损伤诊断和定量评估,而且具有较强的自适应能力。     

超声激发振动声成像实验系统的设计

根据超声激发振动声成像的基本原理,设计并构建一个能获得振动声图像的实验系统.该系统由高频信号部分、超声发射及传播部分、低频信号处理和计算机处理与控制等四部分构成.实验表明,该系统能获得生物仿体或软组织内刚性物体的振动声图像,为进行生物组织的振动声成像研究提供了基础;通过采用更高灵敏度的低频水听器和改善共焦换能器的分辨力...     

静电驱动裂纹微悬臂梁结构振动特性分析

基于Euler-Bernoulli理论,提出了非线性静电力和压膜阻尼效应下裂纹微悬臂梁的动力学模型与分析方法,研究了耦合作用下裂纹微悬臂梁结构的振动特性。模型中裂纹采用转动弹簧模拟,该模型引起位移一阶导数不连续,不连续度与二阶导数成比例。结果表明,裂纹位置、裂纹开裂程度、非线性静电力以及非线性压膜阻尼效应对裂纹微悬臂梁结构的振动特性都有着较大影响。研究结果可用于微器件的设计、性能改进及健康检测。     

基于非线性声场调制的混凝土微裂纹检测实验研究

混凝土微裂纹的产生和发展对于核电站、水库等特殊混凝土结构的耐久性有较大影响,基于非线性声场调制理论,提出边带峰计数法及损伤指标概念,以评估混凝土微裂纹发展。通过碱-骨料反应方式制备微裂纹,对水泥砂浆试件和混凝土试件累积微裂纹及持续性微裂纹的检测结果表明,损伤指标随微裂纹的发展而增大,与理论研究吻合。证明了所提方法的可行性。对同龄期不同水灰比混凝土微裂纹的检测试验发现,损伤指标峰值随水灰比的增加而增大,说明适当范围水灰比内,混凝土碱-骨料反应程度因水灰比的增加而增大。     

微裂纹扩展的非共线超声混频定位研究

金属结构在早期服役过程中易出现微小裂纹,对早期微小裂纹扩展方向的检测与跟踪对避免结构失效而导致的突发性灾难具有重要的现实意义。基于非共线超声混频方法,开展金属材料微裂纹扩展的定位与表征研究。研究中选择两列横波相互作用产生混频纵波的非共线混频模式,通过实验测量验证了其混频效应和信号的传播性。选用铝合金7075-T6中预制的垂直和倾斜微裂纹为研究对象,提取每个测量点的超声混频非线性参数并进行归一化处理绘制成扫查成像图,从而表征微裂纹的长度与扩展方向。最后,将扫查成像图与光学显微镜的金相观察结果进行对比分析。研究表明,超声混频方法能够有效定位和跟踪铝合金材料中不同扩展方向的微裂纹,可为金属结构中微裂纹扩展提供检测方法。     

基于微缺陷成核序列的岩石微裂纹生长和损伤演化模型

岩石在承载之初,由于微缺陷无序成核和有限生长,在材料内部形成大量分布性微裂纹。在该文中,这种演化机制被归结为：微缺陷随机、孤立成核生成最小微裂纹和微缺陷无重叠聚集成核、排列生长形成大尺度微裂纹,裂纹尺度生长是微缺陷成核数的函数。利用微裂纹尺度-频数分布分形以及微裂纹粗糙表面分形,建立基于微缺陷累计成核数序列的裂纹尺度生长模型和损伤演化模型。通过对二维岩石试件破坏过程的微裂纹尺度统计和损伤测试表明,模型的预测结果与观测值符合较好。由于微缺陷成核与声发射源机制具有相似性以及微缺陷成核数序列与声发射数序列具有相似性,所以该模型可用于通过声发射参数序列跟踪微裂纹生长和损伤演化。裂纹尺度生长对于完整认识材料宏观力学性质演化和预测材料灾变具有重要意义。     

泄漏声振动传播信道辨识及其在泄漏点定位中的应用

在基于声振动信号处理的传统泄漏定位方法中,已知振动信号在被测管道中的传播速度是该类方法的应用前提,但在实际检测中发现,该声速很难准确获知。采用盲系统辨识方法估计泄漏信号传播信道响应函数,并从中提取源信号从漏点传播到采集点的时间信息,从而不依赖泄漏信号传播速度定位漏点。盲辨识中,采用O verlap-Save和相关函数配准原理构建代价函数,解决高阶信道估计和信道间的病态问题;采用遗传算法对多目标函数进行全局最优化,避免梯度算法收敛陷入局部最小点。应用表明,通过泄漏声振动传播信道辨识,在声速未知情况下,泄漏定位平均误差在1 m以内。     

含裂纹平板的振动及裂纹扩展分析

针对含裂纹平板的振动与疲劳问题,研究含裂纹平板耦合动力学建模方法。首先在变形相似性原则下通过力学平衡原理推导出含裂纹项的平板振动方程,进而基于应力关系式形成裂纹项的表达式。在此基础上,利用Galerkin法将含裂纹板简化成单自由度振动系统,根据Berger经验方法产生方程的非线性项构建含裂纹板的非线性振动模型。最后通过算例探讨含裂纹板的动力学特性,协同Paris方程研究含裂纹平板动力学与裂纹扩展的耦合行为。研究结论表明,阻尼大小和激励力的变化对含裂纹板的振动特性及裂纹扩展规律具有显著影响。所提出的含裂纹平板耦合动力学建模方法,考虑了振动与裂纹扩展的耦合效应,为飞行器板结构抗振动疲劳设计提供理论依据。     

一种新型的基于LQI的加权质心定位算法

提出一种基于链路质量指示(LQI)的测距技术与加权质心定位算法相结合的新型定位算法。经过数据分析比较,验证了LQI要比接收信号强度指示(RSSI)更稳定、抗干扰能力更强。采用高斯滤波模型对实验测量值进行处理,增加了数据的准确性。建立基于RSSI和LQI的对数拟合测距公式,利用质心定位算法进行仿真实验,结果表明:采用基于LQI测距的加权质心算法定位,其定位精度有了较大提高,达到了较为理想的定位效果。     

基于反馈式多光谱成像的纱线颜色测量研究

基于反馈式多光谱成像方法对纱线颜色测量进行了研究。首先建立8通道多光谱成像系统,窄带滤光片由8种不同波长的干涉滤光片组成;然后选择阈值对纱线和背景进行分割,纱线目标信息所占的比例增大可获得最优的分割阈值;最后反馈式非线性求解光谱反射比。实验仿真结果表明:该方法在CIEDE2000色差、均方根误差评价指标方面均优于其他方法。     

基于方位-距离量测的舰艇搜潜定位算法研究

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载声纳测得的潜艇目标方位和距离信息,建立了基于目标方位-距离量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,并对定位误差进行了分析,在该模型基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出了仿真结果并进行了分析,仿真结果表明：不同的目标运动态势,对声纳探测定位性能影响很大,因此,根据目标运动态势合理选择声纳的位置和探测方位在一定程度上可提高声纳的探测定位性能.     

基于超声相控阵的水下船体表面成像方法研究

针对当前水下船体表面成像设备较少、成本较高、成像误差较大的问题,提出一种基于超声相控阵技术的水下船体成像方法。以超声相控阵技术为基础,控制一维线型超声相控阵列换能器发射的聚焦声波对水下船体表面进行相控扫描,声波作用于船体表面后发生散射,回波被换能器接收后利用双曲线交汇法计算出各反射点的点云数据,最终利用点云数据重构出水下船体表面的三维模型。通过搭建水池船模成像实验对方法进行了验证,结果表明,重构图像最大误差小于5mm,具有较高的成像分辨力。     

EVM可控的数字调制信号的产生方法研究

针对数字信号发生器检定装置和信号分析仪期间核查缺乏产生EVM值可控的数字信号标准装置的情况,在理论推导加性高斯白噪声环境下的EVM与SNR之间的解析关系基础上,提出了基于噪声发生器和数字信号发生器的EVM值可设置的数字调制信号产生系统方案。对系统输出的BPSK信号和64QAM信号展开重复性和稳定性测试,测试结果表明,尽管理论设置值与实际值之间存在一定的差距,但并不影响任意EVM值数字调制信号产生系统的稳定输出,其重复性和稳定完全可满足数字信号发生器校准装置或者矢量信号分析仪的期间核查的需要。     

基于GA-BP神经网络的结构损伤位置识别

针对传统BP神经网络训练中存在的一些问题，提出了一种基于遗传算法(GA)-BP神经网络混合技术识别结构损伤位置的方法。该方法利用基因实数编码的遗传算法优化BP网络的结构及初始参数，从而大大提高了神经网络的训练精度。运用GA-BP网络与传统BP网络技术分别对两个算例进行了结构损伤定位的识别仿真，结果表明遗传BP稳定性好，精度高，对噪声有很好的鲁棒性，便于工程应用。     

基于显微光学成像的微细纤维测量识别系统光源优化研究

显微光学成像的纤维识别系统的照明光源,对成像质量有很大影响。由于单个LED光源发光功率有限,且在照射面的光分布不均,导致系统采集到的微纳米级纤维(单丝平均直径15～40μm)图像模糊,影响测量与识别结果的准确性。根据LED的光学特性,对系统的照明光源进行优化设计,设计了3种不同的LED平面光源阵列,并根据LED阵列光源在照射面上的照度表达式,仿真模拟给出LED阵列的照度分布,并以实验进行验证,对系统实际检测的图像进行图像识别处理和图像参数峰值信噪比评价,给出优化结果。研究结果表明,优化后的LED平面光源阵列有效地解决了照度不均导致的微细纤维图像模糊识别不清的问题,优化后得到的纤维样品图像边缘清晰,有效提高了系统检测纤维样品的图像质量,为微细纤维测量识别与研究提供了新的途径。     

基于改进SR3模型算法的ECT图像重建研究

针对电容层析成像技术应用于气固两相流检测时,图像重建过程中存在的不适定性问题,提出一种稀疏松弛正则化回归模型(SR3)应用于ECT图像重建。采用软阈值迭代法和梯度下降法为SR3模型求解器,向SR3模型中加入L1、L2惩戒项,并设计滤值环节优化解向量。实验结果表明,改进SR3模型算法相比Tikhonov正则化算法、L1正则化算法及原SR3模型算法,重建图像精度明显提高,图像相对误差显著降低,有较好的成像效果。