碎片云撞击声发射信号能量特征小波包分析

利用小波包分析技术对碎片云撞击载荷作用下铝合金板声发射信号的能量分布特征进行了研究。首先,介绍了碎片云撞击信号的获取方案及撞击引起的损伤情况;其次,对获取的声发射信号进行小波包分析,得到了信号在频率带上能量分布特征图。最后,讨论了碎片云撞击损伤特征与声发射信号能量分布的关系。分析结果发现,对于相同质量的弹丸,随着其破碎程度的提高,形成的碎片云对后板的损伤程度减少;弹丸具有的初始速度越大,弹丸破碎越完全,碎片云撞击声发射信号中的能量越小;当弹丸破碎程度低时,碎片云撞击引起的声发射信号能量集中在约488kHz以下;弹丸破碎程度越高,信号中488kHz以上的能量所占总能量的比例越大。     

断铅试验声发射信号处理与损伤源定位研究

以断铅试验为例模拟材料的断裂损伤事件,进行声发射特征参数和损伤源定位的试验研究,采用小波变换对声发射信号进行分解和重构。结果表明:声发射计数、能量和有效值对断铅具有较高的检测灵敏度;仅依据声发射幅值并不能判断铅芯断裂释放的声发射信号能量的高低。采用4层小波变换将断铅声发射信号分解到不同的频率段并进行重构,将高频接触摩擦信号和低频噪音信号滤除,能准确提取铅芯断裂特征信息。通过布置多个传感器对断铅位置进行定位的方法完全可行,时差线定位偏差不超过10 mm。     

一种声发射源的新型平面定位方法研究

声发射现象中产生的弹性波在传播时声压遵从指数衰减规律,文中提出一种利用声衰减特性对声发射源进行平面定位的能量定位新方法。从理论上导出了该方法的定位计算公式,并用AE21C型声发射仪在高分子合成纤维平板上以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了实验测量,证明这种新的源定位方法可行,并具有无须测量传声媒质的声衰减和声速等优点。     

基于短时能量的声发射源定位方法研究

通过分析语音信号端点检测的原理,提出将语音信号的短时能量端点检测方法应用于声发射信号到达时间的测定,并采用光纤F-P双探头传感器进行定位实验。首先,运用经验模态分解（EMD）对传感器接收到的声发射信号进行滤波预处理;其次,通过计算声发射信号的短时能量来确定声发射信号的到达时间;最后,根据各传感器检测到的声发射信号的到达时间差进行声发射源定位。实验结果显示,绝对定位精度达到4.9mm,相对精度达到4.67%,证明此方法可行,并达到精度要求。     

基于Lamb波的风电叶片复合材料声发射源定位研究

声发射波在风电叶片薄板结构中传播时产生的多模态效应及频散现象使得波速的测定较为困难,导致声发射源定位误差过大。针对以上问题,从声发射波传播的物理机制出发,利用完备总体经验模态分解(CEEMD)结合Lamb波理论对风电叶片复合材料在不同应力状态下产生的声发射波进行断铅实验研究。研究结果表明:作用于叶片薄板结构的应力方向不同,将会产生不同频率、不同声速的应力波。垂直应力主要激发出弯曲波,该波波速较低(约1 357 m/s),幅值衰减较快,频率主要集中于50 kHz左右;平行应力主要激发出扩展波,该波波速较高(约3 634 m/s),幅值衰减较慢,频率主要集中于150 kHz左右。扩展波无频散效应且衰减较慢,更加适合风电叶片薄板结构声发射源定位。     

微波星及空间碎片高速撞击航天器风险度分析

给出了微流量及空间碎片高速撞击航天器风险分析的方法,并采用风险分析软件,以柱状近地轨道航天器为例,对不同防护结构方案、航天器的飞行姿态、防护屏的厚度以及航天器的运行时间等因素对航天器不发生穿孔损伤的影响进行了分析,给出了分析的结果。     

基于近场波束形成法的声发射源定位研究

引入近场波束形成法处理声发射信号,研究在小区域布置少量传感器来实现声发射源定位的新方法.首先,利用板波理论进行声发射信号传播特性研究,对比了板中声发射信号与空气中声波传播的差异性,分析了波束形成法应用于声发射源定位的问题.并在板上进行断铅实验,验证了近场波束形成法进行声发射源定位的有效性.最后,在旋转机械碰摩模拟实验台上进行了碰摩实验,利用波束形成法进行碰摩声发射源定位,所提出的方法能有效地定位旋转机械初始碰摩位置.所得结果可为声发射源定位提供一种新途径.     

基于小波包分析的声发射信号界面的衰减研究

在声发射的应用场所中,采集的声发射信号很多都经过界面传输.主要研究构成不连续界面的两个构件尺寸对信号传输的影响,利用小波包技术分析信号在不同频率范围内的衰减特性.研究表明,不连续界面对信号存在衰减,构成界面的构件相对尺寸的大小对衰减影响较大,构件尺寸相差较大时,由于波在小构件上的多次反射作用,使得采集信号能量反向增强,信号畸变程度增大.建议在经过界面采集信号时,尽量选择在构件相对尺寸相当且结构较简单的部位进行.     

Gabor小波时频分析在声发射信号处理中的应用

介绍Gabor小波时频分析的基本理论,用数值仿真举例验证Gabor小波时频分析可同时在时域和频域上来表征信号分布的特点。利用该方法可得到声发射源定位中传感器接收到的声发射信号在时域和频域上的分布,并用于区分声发射信号的传播模式和不同的信号组成,得到声发射波群的准确到达时间,从而提高时差定位的精度。     

小波分析和相平面在声发射信号处理中的应用

为了精确地获取声发射源信息,必须采取有效手段对声发射信号进行分析。小波分析同时具有时-频局部化的优良特性,用小波自适应地对声发射信号进行多分辨率的分解,在相平面中绘制系数能量图可以同时直观地观察声发射信号的频率、时间、能量等信息。同时,相平面系数能量图也为小波重构声发射信号提供了理论依据,在此基础上重构的声发射信号排除了其它信号的干扰,更能表征声发射源信息,对声发射源的分析有重要的意义。     

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。     

Acoustic response of aluminium and Duroid plates to hypervelocity impacts

The growing need for real-time impact sensors for deployment on both space vehicles and space habitats (in orbit or on the surface of atmosphere-less bodies such as the Moon) has stimulated sensor development programmes. The sensors should be low mass, low power, easily read-out electronically, cover large areas and be sensitive to impacts which can cause damage up to and including penetration. We propose that piezo-strain acoustic sensors can play an important role in this work. Accordingly we report on a series of hypervelocity impact tests of acoustic sensors mounted on thin plates (aluminium and Duroid plates). The acoustic sensors gave strong signals for impacts of sub mm-mm scale projectiles. We investigated dependences on impactor speed and size, angle of incidence and tested the difference between cratering and penetrating impacts.     

图像边缘检测的二维连续小波变换法

提出一种新的基于二维连续小渡变换的图像边缘检测方法。算法充分利用连续小渡变换探测信号奇异性的能力和小波的多分辨率特性。对图像进行二维连续小波变换后,直接对各个分解层的正的小波系数或负的小波系数利用闽值法初步确定图像的边缘点,然后利用“投票选举法”综合各个尺度的边缘信息。这种方法不需要进行边缘点连接,可以直接得到光滑连续的边缘。实验结果表明,新方法能够准确探测图像中目标的整体轮廓和细节信息,在性能上优于传统的两种边缘检测算子。     

基于MAS小波变换的红外小目标检测方法

提出一种基于MAS小波变换多尺度相关的红外小目标检测方法.该方法通过二进MAS小波对图像进行多尺度分析;利用边缘和噪声具有不同的Lipschitz指数造成它们的小波变换模在不同尺度下的不同传播特性,根据小波变换模尺度相关性区分边缘和噪声;利用小目标与背景和云层边缘具有不同的奇异性,在相同尺度下小波变换模不同的特性加以区分,得到最终的检测结果.实验结果表明,该方法能够有效地进行红外小目标检测.     

Damage detection of cracked beams based on wavelet transform

In this paper, a damage detection method based on a continuous wavelet transform is proposed and applied to analyze flexural wave in a cracked beam. For flexural waves obtained from FEM or experiments, some useful characters of the incident, reflected and transmitted waves at a certain frequency can be extracted by the Gabor wavelet to exactly identify the damage location and its extent. The orientation of an inclined crack is also discussed in the paper.     

基于小波变换的复杂航空图像的边缘提取

提出了一种基于小波变换的复杂航空照片的目标边缘自动提取的新方法。该方法利用了小波变换，因而具有良好的噪声抑制能力及完备的边缘保持能力，在计算机自动判读系统的目标边缘提取中有效可行。     

基于声发射及小波奇异性的钢轨损伤检测

很多重大脱轨事件都与钢轨的损伤密切相关,因此,对在役钢轨进行定期损伤检测显得尤为重要。研究首先运用声发射原理,通过对在役钢轨损伤前后监测系统所采集的数据信号进行时域及频域的分析,根据有损信号的能量谱特点,判断钢轨中损伤的存在。其次,运用小波奇异性检测原理探讨研究了定位损伤。通过分析各种连续小波变换算法的结果,得出à Trous算法在奇异性检测中能够较准确判断出奇异点位置。因此,结合声发射原理和小波处理的方法的无损监测可应用于在役钢轨的损伤检测和定位,对铁路钢轨损伤进行检测和预报。     

广义S变换钢材拉伸损伤声发射评价方法

声发射技术具有实时动态监测的优点,因此其应用越来越广泛,但采用声发射技术对材料和结构的损伤进行定量评估及寿命预测还没有解决办法。提出采用广义S变换对钢材声发射检测信号进行时频分析,通过分析信号时频特征可达到评价钢材损伤各个阶段的目的。首先通过理论分析和仿真信号处理研究,验证广义S变换具有更高时频分辨率;然后在钢材拉伸实验中建立声发射监测系统,采集钢材拉伸损伤各个力学阶段的声发射信号进行时域和频域特征分析;最后采用广义S变换处理,通过时频处理结果可获得钢材在各个损伤阶段的有明显差异的声发射信号时频特征,可为今后钢材使用过程中的损伤定量和寿命预测提供可靠参考依据。     

声发射和小波包分解技术在刀具磨损状态中的应用

随着现代加工工业的发展,对刀具磨损的监测在保障生产安全和产品质量中发挥着越来越重要的作用。声发射技术是刀具磨损监测的一种新方法。在车削加工过程中采集声发射信号,用声发射信号对刀具磨损状态进行识别。利用小波包分解技术对信号进行分析,得到有效的特征量作为BP神经网络的输入样本,并对网络进行学习训练,完成对刀具磨损状态的有效识别。     

基于WPT-ANN的磁瓦内部缺陷音频检测

针对工业生产中提高磁瓦内部缺陷检测效率、降低误检率和漏检率的实际需求,提出一种小波包变换(wavelet packet transform,WPT)结合人工神经网络(artificial neural network,ANN)的磁瓦内部缺陷检测方法。通过采集合格和缺陷磁瓦撞击金属块产生的声音信号,用小波包分解与重构,筛选并提取特定频段信号的能量作为特征信息,输入BP神经网络并训练,使BP网络具有磁瓦内部缺陷检测的功能,试验证明该方法准确率达到98%以上。结果表明:小波包-神经网络方法(WPT-ANN)检测速度快、可靠性高、适应性强,为高效、准确地进行磁瓦内部缺陷检测提供有效的技术手段。