相敏检波在空气耦合超声检测中的应用

空气耦合超声检测信噪比低、脉冲余振长,需要采用合适的信号处理技术增强接收信号的信噪比。根据空气耦合超声检测过程中影响接收信号的因素,提出先采用相敏检波技术对接收信号进行处理,获取相位信号,然后计算得到超声检测信息。介绍了超声检测中的超外差接收、相敏检波原理,并阐述了在超声检测应用中需注意的问题。根据分析研究结果,构建了相敏检波空气耦合超声检测系统,在常规超声检测系统的基础上进行了相应改造,实现了超声成像检测。碳纤维增强复合材料板的成像检测结果表明:相敏检波可以有效提高系统信噪比和检测效果。     

脉冲反转和小波变换在非线性超声检测中的应用

为提高非线性超声检测技术的准确性和鲁棒性,文中将脉冲反转技术和信号小波系数相关性滤波算法结合用于处理非线性超声检测信号。利用脉冲反转技术抑制实验仪器产生的奇数次谐波信号,再根据信号小波系数相关性算法滤除噪声。实验结果表明:上述信号处理方法能有效提取频率纯净的二次谐波,提高了超声非线性系数表征试件粘接强度的能力。     

基于支持矢量机的小波域超声信号消噪技术

为了提高超声无损检测与无损评价基础数据的信噪比,提出一种基于支持矢量机模式识别理论的小波域超声信号消噪技术.该技术在研究材料内部散射体引起的结构噪声产生机理,以及分析传统裂谱分析算法局限性的基础上,利用小波变换方法将原始超声检测信号分解到小波空间,并通过采用以高斯函数为核函数的支持矢量机所构成的信噪分离器对信号和噪声进行识别、分离来消除噪声,得到高信噪比的超声回波信号.试验结果表明,与传统裂谱分析算法相比,该技术提高了消噪性能的稳定性,增强了湮没材料内部各种散射体散射中的缺陷回波信号能力.     

基于改进型正交匹配追踪的TOFD重叠信号分离研究

针对在使用超声衍射时差技术检测焊缝时,对于薄壁试件、近表面或尺寸较小的缺陷,各回波波形之间容易发生重叠和给波达时间的测量带来困难的问题,基于Gabor函数,对传统的正交匹配追踪算法的优化进行了研究,建立了超声TOFD检测信号特征信号库。利用波形的相似性从特征信号库中选择了与检测信号相匹配的最优原子,实现了重叠信号分离以及检测信号稀疏化,设计了超声TOFD实验系统,并对带有人工缺陷的试块进行了相关实验验证。研究结果表明,该技术能够有效分离重叠信号并精确测量超声波波达时间,缺陷测量误差小于0.28 mm。     

基于CPLD400 MHz的高速数据采集卡设计

应用AD830构成的差动电路提高了系统共模噪声抑制比,扩大了信号动态范围,提高了信号的垂直线性;异步并行A/D转换技术采用200 MHz采样率的A/D转换器件达到了400 MHz实时采样率,实现了高频(20 MHz～50 MHz主频)超声信号的采集;CPLD编程实现了超声信号的滤波、数据压缩、特征量提取等处理,构成了超声时域信号处理的NDT平台.     

相位编码脉冲压缩方法在空气耦合超声检测信号处理中的应用

由于声波在空气介质中的衰减及气固界面巨大声阻抗差导致空气耦合超声透射信号信噪比差,大大影响检测结果的可靠性及缺陷定量精度。针对上述问题,基于雷达系统相位编码脉冲压缩技术的基本原理讨论匹配滤波器的设计及其在空气耦合超声检测中的实现,分析不同巴克码信号、带宽及载波周期数对脉冲压缩效果的影响,并以玻璃纤维复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)试样为对象,对比用单频正弦及相位编码脉冲压缩方法获得的透射超声信号信噪比及C扫描缺陷定量精度。试验结果表明选择换能器中心频率作为13位巴克码信号带宽时,脉冲压缩信号主瓣脉宽最小、幅值最大;相位编码脉冲压缩后超声信号信噪比较单频信号提高了12.4 dB,缺陷边缘更清晰且定量精度较单频信号提高了12%。说明在空气耦合超声检测中采用相位编码脉冲压缩技术能显著提高接收信号信噪比及缺陷定量精度。     

基于工件结构参数的超声频谱特征的构造及识别

阐述了超声信号数字频谱分析的原理和实施方法，通过信号采样、A／D转换、时频变换等可获得超声回波频谱特性参数。利用超声频谱分析法成功地实现了缺陷的分类，试验结果表明，超声频谱分析技术可提高检测结果的可靠性。     

远距离超声检测技术研究与实现

针对塔机主动防碰撞预警系统中超声检测技术瓶颈问题,设计了远距离超声检测系统架构,开发了远距离超声检测装置,提出了远距离振动模型延时估计方法。该系统主要由超声换能器、微控制器模块、超声信号激励模块、超声信号调理模块、温度补偿模块等构成。在传统阈值法的基础上,根据超声换能器振动时域波形上升沿特征识别超声回波信号,并由此估计超声回波起始位置。试验研究结果表明,该装置利用振动模型延时估计方法,可以精确、稳定、可靠地实时检测距离为33 m的障碍物。     

生物医学电阻抗成像技术

医学超声造影是一种能显著增强医学超声检测信号的新的医学超声成像方式。本文从造影剂的产生、发展、结构特点及应用领域等进行了简要的叙述,重点介绍了针对造影剂的信号分析,成像方法,纳米级造影剂的研究进展及临床应用前景,为人们全面了解超声造影技术提供了参考与借鉴。     

医学超声造影研究现状与进展

医学超声造影是一种能显著增强医学超声检测信号的新的医学超声成像方式。本文从造影剂的产生﹑发展﹑结构特点及应用领域等进行了简要的叙述,重点介绍了针对造影剂的信号分析,成像方法,纳米级造影剂的研究进展及临床应用前景,为人们全面了解超声造影技术提供了参考与借鉴。     

基于峰值校准超声波测距的研究

为了消除超声回波的起伏误差,提高超声测距的准确度.在分析了超声测距系统的信号放大相移误差和幅度起伏误差的基础上,提出了采用固定放大器的闭环增益和回波峰值校准技术消除了信号放大的相移误差和幅度起伏误差的方法,并采用数字电位器实现系统的自动增益控制,改善了回波信号的质量.结果表明:该方法提高了系统测距的稳定性和准确度.     

增材制件内部缺陷埋藏深度的激光超声定量检测

针对增材制件内部缺陷检测,提出一种内部缺陷埋藏深度的定量检测方法.对用激光超声无损检测技术接收到的信号采用小波包分解技术进行分离并提取信号中的超声纵波,解决了超声表面波和纵波耦合影响时域特征提取的问题.根据检测过程中经过缺陷的纵波声程的变化,实现了精锻试块内部缺陷埋藏深度的定量检测,检测结果的相对误差为1.81％.在原...     

基于传统针刺规律的超声波治疗仪研究

近年来,超声治疗技术步入了新的发展时期,并在若干方面取得了突破性进展.与其他的物理疗法相比,超声具有疗法治疗时间短、无创伤、价格低等优点.本文讲述传统针刺手法在超声治仪器中的应用,该疗法利用一定的硬件、软件设计方法,把低频超声信号模拟成为中医针法所需的信号,不仅能够利用多种频率进行治疗,丰富超声治疗手段,而且可以实现中国传统针刺手法.     

金属材料小缺陷超声反射信号建模及识别

为了能从含噪声金属材料超声检测信号中有效识别出微小缺陷回波,建立了金属材料超声反射信号模型并提出了基于相关系数的微小缺陷回波识别方法。对含微小缺陷金属材料超声脉冲反射信号的成分进行分析,建立了基于散射声场与高斯回波理论的优化超声回波模型。设计了超声缺陷回波位置识别方法。该方法对超声脉冲反射信号去噪后,取探头发射脉冲信号为参考信号;然后与去噪后的信号逐段求解相关系数;最后对该相关系数序列进行阈值化处理,获得缺陷回波在超声回波信号中的位置。将利用上述优化超声回波模型生成的超声反射信号及其频谱与实验获得的金属材料超声反射信号及其频谱进行了对比,结果表明:两者的时频域特征具有一致性。当将阈值设定为相关系数序列最大值的60%时,能够有效从超声背散射信号中识别出金属材料微小缺陷回波。     

基于压电超声相控阵方法的结构多损伤监测

基于超声相控阵的主动结构健康监测是飞行器结构健康监测领域一个新的发展方向,也是当前研究的难点之一,超声相控阵结构健康监测在国内还处于起步阶段。在已有应用超声相控阵技术对单损伤定位的基础上,进一步研究飞行器结构中多损伤的监测。通过控制信号的延时,进而控制波束指向,实现对结构的多方位、多损伤扫描。在铝板上进行了实验研究,通过对比不同角度延时前后的损伤散射信号及其合成信号,验证了超声相控阵对多损伤信号的延时叠加能够有效地提高多损伤信号的能量,同时减少非损伤处的能量,从而增强了信号的信噪比,并且对多损伤识别具有较高精度     

脉冲压缩技术在高温锻件电磁超声检测中的应用

针对脉冲压缩技术应用于电磁超声检测时,检测系统频谱特性与调制信号带宽不匹配,导致脉冲压缩效果下降的问题,建立了电磁超声检测过程的场路耦合分析有限元模型,比较线性调频(LFM),Barker, LFM+Barker和调幅线性调频(AMLFM)+Barker共4种调制信号对脉冲压缩效果的影响。以高温锻件平底孔缺陷螺旋线圈电磁超声检测为例,对比和验证了同时宽的4种调制信号脉冲压缩技术的应用效果。研究结果表明：采用Barker信号激励时,获得的脉压信号主瓣信噪比最高,但由于时频积较小,空间分辨率差;采用LFM信号激励时,高温锻件中高频成分超声波衰减愈加严重,造成主瓣信噪比下降和波包宽度变大等问题;采用AMLFM+Barker激励时,由于子函数加窗导致主瓣宽度有所增加;基于LFM+Barker复合调制信号的脉冲压缩技术兼具高主瓣信噪比和高空间分辨率的优点。该研究可以为高温环境下铸锻件超声检测提供解决方法。     

基于FPGA技术的新型相控阵驱动电路

近年来,结构损伤中超声相控阵检测技术正逐渐成为国际无损检测领域的研究热点之一.由于目前超声相控阵驱动电路中大多采用脉冲信号的激励方式,驱动信号的强度难以控制,缺陷处回波的有效信号不够突出,使得相控阵检测的分辨率较低.针对这一问题,提出了一种基于FPGA技术的新型超声相控阵驱动电路,该驱动电路利用FPGA片上丰富的逻辑资源以及其编程的灵活性,实现了任意波形信号的激励,并且依据超声波在材料中的衰减规律,通过在片上构建强度控制算法实现了缺陷处应力波等强度的目的,从而提高了缺陷检测的分辨率和信噪比.系统主要包括激励信号生成模块、强度程序控制模块以及高频功放模块.最终通过实验,验证了系统的可行性.     

基于提升框架和微粒群优化神经网络的超声信号消噪技术

为消除超声无损检测中晶粒散射引起的相干噪声,提高超声无损检测(UNDT)与无损评价(UNDE)基础数据的信噪比(SNR),提出了一种基于微粒群(PSO)优化神经网络模式识别理论的超声信号消噪技术,利用提升框架对原始超声检测信号进行多分辨率分析,根据微粒群算法强大的全局最优化能力,确定径向基函数(RBF)神经网络的结构,并通过径向基函数神经网络所构成的信噪分离器对信号和噪声进行识别、分离来消除噪声。     

高噪声背景下超声信号数字处理技术研究

实现高噪声背景下超声回波信号的可靠识别在工程实际中非常重要。本文对高噪声背景下的超声测距信号进行了傅里叶频谱分析和成分分析， 在此基础上确定了频率滤波的滤波范围，并进行了滤波处理。提出了用自相关技术实现高噪声背景下超声回波信号识别的方法，建立了相应的数学模型，给出了理论分析和实验结果。     

基于电磁超声技术的高强度螺栓轴力测量仪

基于电磁超声技术,研制了一款手持式高强度螺栓轴力测量仪,具有非接触、无需打磨、无需耦合剂和实时测量的特点.设计了可同时激发横波和纵波的电磁超声探头,实现了双波法轴力测量,能够解决在役螺栓长度未知的问题;设计了基于FP GA的高频大功率脉冲发射模块和低噪声信号调理模块,实现了电磁超声探头的激励与超声信号的接收;设计了基于...