激光超声波成像技术在奥氏体不锈钢焊缝检测中的研究

提出一种激光超声波成像技术对奥氏体不锈钢焊缝中的人工缺陷进行检测,利用Nd:YAG脉冲激光器对奥氏体不锈钢焊缝进行扫查,对接收到的超声波信号进行离散正弦/余弦变换(DST/DCT)和希尔伯特变换(HT)。常规的超声波成像方法不能有效检测焊缝边界及焊缝中的人工缺陷,采取离散正弦/余弦变换和希尔伯特变换相结合的激光超声波成像技术不仅能直观、高效地检测出焊缝边界,而且对焊缝中的缺陷位置、大小及形状等也能有效检测。离散正弦/余弦变换和希尔伯特变换的激光超声波成像技术为焊缝缺陷中的定量检测提供了基础。     

基于小波变换的雪崩光电二极管信号检测方法

空间激光通信中的常用调制方式是脉冲位置调制(PPM)．雪崩光电二极管(APD)具有高增益、高灵敏度和响应速度快的特点，因而成为空间激光通信中的首选信号探测器件。针对空间激光通信的脉冲位置调制信道．分析了空间光通信系统中雪崩光电二极管探测噪声的特点和类别．根据小波变换具有提取信号局部特征的能力，提出了一种基于小波变换的雪崩光电二极管信号检洲方法。采用四种不同的阈值选择算法选取小波系数以恢复信号．并进行了初步的仿真实验和分析。结果表明，自适应阈值选择算法取得的信号恢复结果最佳．可有效减弱强背景噪声的影响．提高雪崩光电二极管信号检测系统的性能。     

分步式短脉冲激光时间分布特征快速识别模型构建

短脉冲激光中时间分布特征会对光束调节产生一定影响,降低其超分辨率,为提高激光测量系统识别精度,构建分步式短脉冲激光时间分布特征快速识别模型。针对脉冲在传输过程中出现畸变的现象,利用傅里叶变换做时频信号转换,得出脉冲传输规律;通过对激光工作物质储能的调节,确保光源质量,采用CCD测量方法获取空间载波条纹图像,从条纹周期中获得脉冲相位分布信息;结合相位分布情况,使用多元线性表达式描述脉冲时间序列;对该序列做Hilbert转化,建立脉冲信号模型,获取脉冲包络特性,重建相位空间,得到时间特征总点数比值,经过对时频熵的计算,识别出时间分布特征,完成完整识别模型的构建。仿真结果表明,设计方法能有效抑制谐波干扰,提高识别精度。     

基于Hilbert变换的激光超声波成像技术在缺陷检测中的应用

介绍了一种基于Hilbert变换的激光超声波传播图像方法,通过采用脉冲激光器在被测材料表面产生超声波信号,对接收的超声波信号进行Hilbert变换,并详细分析了超声波信号在被检测材料表面传播的时域波形图,最后利用超声波成像技术将超声波信号在被测材料的传播过程进行图像显示。实验结果表明:采取Hilbert对超声波信号进行变换的方法不仅能有效地提取超声波信号在缺陷处传播的信息,还能从超声波传播的图像中直观、高效地检测出表面缺陷的形状、大小及分布情况。因此,提出的Hilbert变换的激光超声波成像技术为工业中缺陷的定量检测提供了方法。     

不同盐度海水的光击穿声辐射特性研究

强激光聚焦于水下时,通过光击穿机制辐射强声波信号。水体介质的盐度不同,在同等的激光参数、光学系统条件下,光击穿辐射的声波在强度、脉冲波形、频谱特征上具有一定的差异性。为研究水介质盐度对激光击穿形成的空泡辐射声波的影响,构建了激光声测量系统,实验研究了不同水体盐度参数对光击穿辐射声信号的影响。结论：激光击穿水介质伴随空泡脉动、声信号辐射效应;激光声信号脉冲宽度与水体盐度无关;空泡尺寸和激光声信号强度与激光脉冲能量成正比关系;水体盐度与激光声信号的强度早非线性变化关系。研究结果有助于激光声在海洋中的应用。     

基于ST-FRFT的非合作水声脉冲信号检测方法

为解决非合作条件下水声脉冲信号检测与参数估计的难题,本文提出了一种基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测方法。线性调频（LFM）和单频（CW）脉冲信号是最常见的两种水下声脉冲信号,在非合作条件下,信号参数信息的缺失使得不能直接采用匹配滤波检测方法,傅里叶变换（FT）对CW信号具有良好的检测增益,但对LFM信号检测增益下降,尤其是具有较大调制率的LFM信号。分数阶傅里叶变换（FRFT）对LFM信号具有良好的能量聚集性特点,有利于LFM信号的检测,并且包含了Fourier变换,同样适用于CW信号的检测。为了同时获得接收信号的时域和频域特征,设计了基于短时分数阶傅里叶变换（ST-FRFT）的检测器,可以实现信号参数未知的情况下对LFM和CW信号的截获检测。理论分析了ST-FRFT与STFT方法针对LFM信号和CW信号的检测性能,基于FT的方法对LFM信号的处理增益受到调制率的影响,相对于CW信号增益下降,并且随窗长呈非线性变化,非合作条件下难以获得最佳窗长,而FRFT对LFM信号可以获得近似匹配滤波的处理增益,提高了LFM信号的检测性能。仿真结果和湖试数据处理结果验证了理论分析的正确性与该方法的有效性。      

基于声发射信号的纳秒激光划片轮廓监测

针对Al5083纳秒激光划片过程中产生沟槽和凸起两种轮廓的问题，研究了不同工艺参数下产生轮廓与映射声信号的关系。开展Al5083薄板纳秒紫外脉冲激光划片试验，观察轮廓的微观形貌，探究轮廓形成机制；采集声发射信号，小波包变换后分析声信号的差异性，并开展支持向量机分析。微观观测结果表明，凸起轮廓的成形机制包括熔融金属溅出受阻和凝固时产生的大量气孔。声信号分析结果显示，沟槽轮廓对应的小波包分解系数的方差和包络面积显著高于凸起轮廓；以小波包分解后的频谱为特征向量，添加标签后使用高斯核支持向量机分类，分类准确度达92.57%,验证了小波包变换和支持向量机的结合在基于声信号的轮廓监测中的可行性，为构建基于声发射的激光划片监测系统提供可行的技术路径。     

飞秒脉冲时空变换整形技术

飞秒激光脉冲通过时空变换技术将时域信息变换到空域,通过空域的处理再返回到时域,是实现飞秒激光脉冲整形、测量和控制的一项重要技术。在应用方面,可产生各种所需要的波形．已广泛应用在飞秒化学、信号处理、安全通信、生物学和医学成像等方面。介绍了飞秒时空变换脉冲整形的几种方法。     

水下目标的激光双波段探测技术

研究了一种采用蓝绿波段激光、红外波段激光相结合的水下双波段激光探测技术,分析了红外波段激光击穿水辐射声波应用于水下探测的基本模式、探测特点及声信号的激发机理,实验研究了激光声信号的强度、波形、频谱等特性.实验结果表明,双波段激光复合探测模式可将空中光信道、水中声信道结合起来,具有强大的技术优势;激光声信号应用于水下探测,具有优良的脉冲特性及频谱特征.研究结果有助于推动激光在海洋中的探测应用.     

海气信道下激光致声下行水声通信系统探讨

构建1.064μm脉冲激光致声水声通信系统,依据激光致声机理,研究激光脉冲能量与声能量关系,分析水下致声信号特征和传输特性,针对水下噪声信号与致声信号的频谱特性,采用滤波方法从频域进行了有效分离。通过理论分析和实验验证,结果表明声波转换能量与激光脉冲能量成正比,选择不同的光学结构可获得不同的致声能量,采用基频可调的ASK编码方式可实现数字信息的有效传送,为海洋通信提供新的技术途径。     

基于Gabor变换的对星载合成孔径雷达电子侦察信号的检测和特征分析研究

随着星载合成孔径雷达各种性能的不断提高,以常规参数测量作为特征的信号识别技术很难满足电子侦察的需求,基于雷达信号的脉内细微特征分析技术已经成为当前电子侦察的重要发展方向.为了提高在低信噪比条件下对雷达脉冲信号的检测概率和参数估计能力,本文使用了直接采样信号的Gabor变换进行信号检测和特征分析.Gabor变换是按照信号的先验知识选择合适的基函数,获得只有少数几个系数的Gabor展开,从而能够对信号作比较精确的表示.通过使用Gabor系数做检测统计量做噪声背景下的信号检测,可以得到雷达时域的常规参数.信号检测后得到的信号Gabor变换可以对信号的脉内细微特征进行分析.通过对脉内细微特征的分析可以获得敌方合成孔径雷达的技术参数,从而对它的用途和工作模式进行有效的推测.为了验证算法的有效性,本文进行了实测数据的分析实验.通过实验,本文使用的分析方法可以有效地用于雷达侦察信号检测和脉内细微特征分析,可以为后续处理提供有力的技术信息支撑.     

二代小波降噪在激光陀螺信号滤波中的应用

为了抑制激光陀螺的随机漂移,提高其使用精度,提出了一种改进的第二代小波变换降噪方法对陀螺随机漂移测试数据进行滤波处理.该方法在二代小波变换时采用多组预测器和更新器,根据变换样本与相邻样本之间的相关性检测信号的局部特征,确定每个尺度上的每个变换样本的最佳预测器和更新器,使小波能够较好地适应信号的局部特征.该方法克服了传统小波变换降噪方法的缺陷,不仅可以有效地去除原始信号中的噪声,而且能够保留原始信号的局部特征.运用该方法对激光陀螺测试数据进行了滤波降噪实验,并用Allan方差法对不同降噪算法的降噪效果进行了比较分析,实验结果验证了该方法的有效性和优越性.     

高斯脉冲调制Chirp信号分数阶Fourier变换的解析表示

分数阶Fourier变换是Fourier变换的一种广义形式,揭示了信号从时域到频域变化过程中所呈现的特征,运用FrFT分析Chirp信号具有极佳的能量积聚效果.介绍分数阶Fourier变换的基本定义,给出高斯脉冲Chirp信号的FrFT以及最优化高斯脉冲Chirp信号分析角度,对于该类信号的低噪声检测与参数估计具有良好的应用前景.     

一种水下激光声通信声源的设计方法

单个激光声脉冲具有脉宽窄、频带宽的特点,不适于远距离水声通信。为了改善激光声通信声源的频谱特性,提高通信性能,采用对激光声进行调制的方法,建立了调制激光声码元的数学模型,基于该模型,提出一种调制激光声源的设计方法,该方法使调制激光声码元频谱的能量集中体现在调制特征的频率上,降低了信号的频谱宽度,更利于激光声信号在水声信道中远距离传播;推导了在热膨胀机制和光击穿机制下调制激光声码元的调制参量,利用实验获得的热膨胀和光击穿激光声脉冲,仿真了该方法下的调制激光声码元,并分析其频谱特征。结果表明,该声源调制方法是正确和有效的。     

机载平台动态杂波背景下多脉冲激光距离扩展目标回波滤波算法研究

现代飞机装备机载光电探测系统,采用红外热像仪搜索空域飞机目标的方位,利用脉冲激光测距机测量目标的径向距离。机载脉冲激光目标检测是一个动态过程,当光斑在目标上移动或大气湍流折射导致回波光束偏离接收天线时,目标时有时无,导致无法稳定跟踪目标。仅利用目标回波脉冲的幅度信息进行检测,限制了激光目标的有效作用距离。在机载平台的动态杂波背景下,将脉冲激光目标视为距离扩展目标,回波信号看作目标波形像,结合时间宽度上的波形特征开展检测,可较好解决动态目标检测问题。鉴于此,文中提出了一种基于小波变换的多脉冲激光距离扩展目标回波滤波算法。实验结果表明,所提算法能够较好地保持波形特征。     

基于PRI变换的混叠LFM雷达信号分选

针对脉冲混叠造成脉冲信息丢失而影响雷达分选效果的问题,提出一种恢复丢失的脉冲信息、完成LFM雷达信号分选的算法。首先,对接收LFM雷达脉冲信号进行小波变换,采用等高线截取法实现时频矩阵的二值化;其次,检测和估计出脉冲信号的到达时间和因时域混叠而丢失的脉冲信号到达时间;最后,基于PRI变换法实现LFM雷达信号的分选。仿真实验结果表明,提出的算法通过恢复丢失脉冲的信息,能够检测出每部LFM雷达的PRI值,并且估计误差基本维持在1%左右。     

脉冲CO2激光水下致声声脉冲特性的实验研究

以分析水中的光声信号的特点为目的,采用实验的方法利用压电陶瓷球形水听器、数字存储示波器,对TEACO2脉冲激光在水中激发声波的幅度、频率等特性进行了测量,并用信号分析软件进行分析和处理。结果表明,TEACO2脉冲激光在水中产生的声信号幅度随脉冲能量增加而增大。实验中首次发现,激光声频率在100kHz以内有31kHz和62kHz两个峰值,且该两频率峰值随激光脉冲宽度增加而减小。光声信号的以上特性表明,可以通过调节激光脉冲的能量和宽度,选择或控制应用于水声通信、水下资源探测等技术的光声信号。     

采用激光声磁技术检测钢轨踏面缺陷

钢轨踏面与车轮之间的滚动接触疲劳形成的大量表面缺陷严重危害着铁路行车安全,传统的无损检测(NDT)方法已不能适应铁路快速发展的需要。根据激光声磁技术的基本原理和钢轨踏面缺陷检测的特点,研究了钢轨踏面缺陷检测的激光声磁检测技术。通过对比激光声磁技术与压电超声检测钢轨踏面横向裂纹缺陷的实验,表明本文方法能准确的检测和定位踏面横向裂纹。通过小波阈值去噪技术对激光声磁信号进行处理,在保留了原始信号的各种特征的同时大大提高了信噪比(SNR),更有利于缺陷的识别和特征的提取。分析了提离效应对激光声磁信号的影响,获得了提离距离与接收信号幅值变化曲线图。实验结果表明,本文方法无需耦合剂、对钢轨表面状况要求低,可实现钢轨踏面缺陷的非接触、快速和准确的检测。     

密集信号分选的平面变换技术

本文针对密集信号分选这一难题，提出了一种新颖的方法；平面变换技术，在定义一种累积变换的数学公式的基础上，分析了各种脉冲信号的累积变换波形，进而找出一种实现匠极其简单的方法；将密集视频脉发段截取并逐行在平面上显示，通过显示宽度的变换，可以乍到平面上代表各种不同信号的特征曲线，每种特征风线是种信号“调制”波形剔除其要应平均值后，再作累积变换而得到的累积特征曲线，从而可以分选出这些信号。     

两种脉冲涡流轴对称有限元模型的比较

脉冲涡流检测技术是近年来发展迅速的一种新型涡流检测技术。由于其激励信号频谱宽广,不同频率分量的涡流能够渗透到不同深度,使其检测信号包含更丰富的深度方向的缺陷信息,在航空维修等工业领域有着重要的意义。对脉冲涡流检测的仿真可以指导脉冲涡流检测技术的研究。本文利用二维轴对称模型,介绍r脉冲涡流有限元仿真的两种方法一傅里叶变换法和时间步进法,并详细比较了这两种方法的优缺点。