基于圆柱体缺陷构件的超声探伤重构研究

圆柱体构件中非轴对称人造缺陷偏心圆孔的超声探伤一直是无损检测的难点。基于脉冲反射原理设计超声实验平台,根据检测回波信号判定偏心圆孔缺陷所呈现的特征。在实验研究基础上,针对声场在圆柱体工件内部的传播情况,根据惠更斯原理以圆柱体为发射声源,基于k-wave仿真工具箱建立仿真平台,并利用声学传感器接收声波信号,设计的仿真平台能够实现360°同时刻采集工件的发射信号,同时利用传播过程中声压强弱的变化构建声场模型。根据采集的信号采用逆时反演重构模型,直观可视化地重构了内部缺陷的位置形状信息。     

基于边界相切拟合的轴对称工件缺陷重构方法

针对轴对称工件超声检测缺陷重构问题,通过分析传统基于传播时间反演方法的不足和误差产生的原因,提出了一种基于边界相切拟合的缺陷重构方法,并针对实际检测缺陷的类型,采用圆和椭圆作为模型对缺陷进行重构。从重构结果上看,当检测实心体工件时,圆形缺陷的圆拟合重构误差不大于0.1 mm,圆形缺陷的椭圆拟合重构误差小于0.4 mm,椭圆形缺陷的椭圆拟合重构误差小于0.3 mm,空心体工件由于检测方式不同,误差会比实心体大一些。     

基于多元高斯声束模型的圆柱体三维声场仿真

结合圆柱体工件内部缺陷超声检测的实际情况,采用多元高斯声束模型仿真了检测时超声波的三维声场分布。针对水浸式超声检测原理,将超声传播的过程分解成探头发射、液体耦合介质中的传播、液固界面处的传播和固体工件中的传播等4个阶段,建立了传播过程中的声场模型并得出仿真结果.分析了三维坐标体系中不同方向的声场变化情况,结果表明采用多元高斯声束模型模拟三维声场的有效性和准确性,研究的结果对于实际圆柱体工件的内部缺陷检测提供理论依据。     

基于EMD的改进小波阈值降噪法在超声信号处理中的应用

针对超声检测回波信号中的大量噪声,分析了超声检测回波信号的特性,考虑经验模式分解（EMD）和小波哗噪的优点,在改进阈值函数基础上提出一种基于EMD的小波阈值降噪方法．该方法利用EMD对超声信号进行分解,对高频分量用改进小波阈值函数方法进行处理,再结合低频分量重构得到降噪信号．仿真实验结果表明,该方法降噪效果优于小波软、硬阂值降噪,进一步提高了重建信号的信噪比,降低了其均方根误差,是一种可行的超声信号降噪方法．     

水中目标微多普勒特征研究

为了有效检测、识别水中目标,从水中目标螺旋桨旋转运动建模出发,分析了螺旋桨旋转运动对主动声探测信号的调制作用及由此产生的回波信号的微多普勒特征,并进行了理论推导和仿真分析,验证了微多普勒特征的存在。结果表明:微多普勒特征信号是区别于其他信号的运动着的螺旋桨特有的信号,可用于对水中目标的检测、识别。     

基于体绘制的圆柱体构件缺陷三维重构方法

针对圆柱体构件内部缺陷问题,以超声检测技术为手段,采用体绘制三维重构技术,对构件内部缺陷进行三维重构。首先对圆柱体进行超声检测,并根据采集到的数据提取出其每一个截面的完整信息。然后进行B扫描成像,对成像图像像素点重组。最后利用体绘制技术对缺陷进行三维重构。结果证明,该方法重构出圆柱体构件中心孔、偏心孔缺陷效果良好,与实际构件相吻合,且大小误差在允许范围内。     

一种抗云雾散射干扰的激光引信信号检测方法

激光引信在云雾环境中工作时,云雾的后向散射信号对其正常的目标信号检测产生干扰,严重时有可能引起虚警。研究了云雾产生的后向散射信号与目标回波信号的不同特点,并由此提出了双门限检测方法,即同时对信号幅度与信号幅度的增速进行检测,从而有效识别云雾干扰信号以避免产生虚警。通过分析实际的试验数据,对回波信号的特点进行了验证,实际应用双门限检测方法,验证了其可行性。     

基于引力搜索算法的漏磁缺陷重构

缺陷重构,即从漏磁信号反演出铁磁性材料的缺陷轮廓或几何参数,是漏磁无损评估中的一个重要研究方向。针对缺陷漏磁信号特征及缺陷轮廓特征的复杂性,提出基于引力搜索算法的漏磁缺陷重构方法。依据磁偶极子模型理论分析提取实测漏磁信号有效信息段,径向基函数神经网络作为前向模型,引力搜索算法作为迭代算法,利用其在高维解空间中避免陷入局部最优的能力,得到最优缺陷轮廓,实现缺陷重构。仿真和实验结果表明,基于引力搜索算法的缺陷重构方法能提高重构精度和效率,具有较高的实用价值。     

金属材料表面缺陷的激光超声检测技术

为了完成对金属材料表面缺陷深度的检测,提出了透射法检测与估计表面缺陷深度的方法。基于热弹机制和干涉接收方式,搭建了激光超声检测实验平台,实现了工件表面缺陷的非接触检测,完成了缺陷处的B-scan信号采集和成像,建立了透射系数与表面缺陷深度之间的关系。实验结果表明:由B-scan信号可见缺陷处透射声信号的幅值与表面缺陷深度有关;由透射系数-表面缺陷深度拟合曲线估计了深度0.3 mm表面缺陷,估计误差为16%,实现了表面缺陷深度的测量。     

分离谱处理方法在L(0,2)模式超声导波管道检测中的应用

超声导波无损检测技术在管道检测过程中,由于超声导波存在频散和多模式特征,其遇到管道边界和不规则缺陷通常会发生模式转换,导致检测信号分辨率降低。为了将L(0,2)模式导波与其他模式导波分离,提升检测信号分辨率,提出使用分离谱处理方法处理L(0,2)模式超声导波检测信号。在分析该方法工作原理的基础上,优化了其滤波器参数,处理管道不同周向缺陷的检测信号,以信噪比和缺陷杂波比为标准,选择了具有最佳分离效果的SSP信号重组方法。研究结果表明：SSP可以将L(0,2)模式导波与其他模式导波分离,并只保留L(0,2)模式导波;与处理前信号相比,分离谱处理方法信号的分辨率得到了提升,信噪比和缺陷杂波比分别提高了约1.08倍和4.39倍。     

基于小波包分析的电磁导波信号缺陷识别

在钢管的电磁导波缺陷检测中,导波信号会不同程度地受到环境噪声污染。针对该问题,提出基于小波包系数区域相关分析的信号处理方法,通过对有缺陷与无缺陷情况的钢管电磁导波检测信号进行小波包分解重构、滤波和区域相关法对比分析,有效地解决了电磁导波检测中钢管缺陷的判别问题。     

基于逆合成孔径成像激光雷达的自旋小目标成像系统

为了获得毫米级自旋小目标的清晰成像,采用逆合成孔径成像激光雷达技术设计了基于距离向数据与方位向数据相融合的图像重建系统。系统采用大带宽、窄线宽光纤激光器配合调制器实现激光脉冲的线性调频,利用光外差原理对回波信号进行采集处理。结合自旋目标的运动特性,给出了含有自旋分量的回波信号函数方程,并将该分量引入传统的R-D算法中实现了对自旋目标的ISAIL二维图像的重建。实验采用毫米级铝条构成被测小目标,通过步进电机及带倾角的转台完成运动及自旋模拟。实验结果显示,当目标固定时,可通过回波能量数据获得一维距离向图像,与被测目标的4个特征点位置一致。当目标运动时,通过数据压缩并代入自旋参量,最后通过R-D算法可以获得可识别的ISAIL二维图像,验证了系统符合自旋小目标成像的设计要求。     

无源双基地雷达系统直达波抑制算法

无源双基地雷达系统目标时延和多普勒频移估计,一般采用直达波通道信号与目标回波通道信号作互模糊函数处理,通过搜索互模糊函数的峰值来检测目标。虽然直达波干扰信号的互模糊函数峰值出现在零时延和零多普勒频移处,但其能量远大于目标回波信号,导致信号检测噪声门限增高,旁瓣电平增大,从而淹没目标信号。利用矢量空间的最小二乘算法抑制目标通道中的直达波信号,针对计算速度问题,提出了改进算法。仿真结果表明,该算法能够明显抑制直达波信号,同时该算法也可以完成弱目标的检测,因而具有重要的应用意义。     

模拟罐声发射试验研究

为验证常压储罐声发射的基本规律,并获得罐底缺陷声发射信号数据,在模拟罐进行声发射试验。原始状态的模拟罐底部存在沉淀,通过原始状态与清洗罐底后声发射试验结果对比,得出罐底沉淀物会产生部分声发射信号并影响声发射检测,以及涂层对声发射检测影响较小的结论。凹坑和通孔是罐底常见腐蚀缺陷,通过设计和预制3种罐底缺陷状态,分别对各种缺陷状态的罐底进行声发射试验,分析缺陷的声发射信号特征,得到缺陷在升压和保压检测中的声发射信号数据,为声发射检测数据分析提供参考。     

基于盲源分离的抗密集假目标干扰技术研究

密集假目标干扰会严重影响雷达检测目标的性能。针对此问题,提出一种基于盲源分离的密集假目标抗干扰的方法。该方法可有效从密集欺骗式假目标中检测出目标回波信号,并分析比较了JADE和Fast ICA两种盲源分离方法对密集欺骗式假目标和回波信号的分离效果。理论分析和仿真结果表明:JADE盲源分离较Fast ICA盲源分离抗密集假目标干扰较更有效。     

基于磁记忆检测技术的即时报警功能设计与实现

根据金属磁记忆检测技术中缺陷判定依据的运算特点,为减少程序计算量、提高缺陷检测效率,改进了传统缺陷判定算法．在检测设备基本结构基础上增加了信号调理卡,并借助多功能采集卡的数字输出功能实现了缺陷检出时的即时报警,大幅提高了检测系统的工作效率．     

雷达信号仿真中箔条干扰回波模型研究

雷达信号仿真是抗干扰算法研究和验证的有效措施。针对箔条干扰随机信号模型难以满足高精度仿真的需要,本文在分析和总结箔条干扰散射特性和运动特性的基础上,对箔条干扰回波模型进行了更深入和精细化的研究。在Matlab平台上通过编程优化克服了复杂计算的问题,并获得了较好的模拟效果。仿真实验表明,该模型可为精确研究箔条干扰提供数据支持。     

基于电磁涡旋的雷达目标成像

作为信息载体的电磁波除了传统的携带信息方式外,近年来其波前以电磁涡旋形式展现的信息调制能力也越来越受到关注。本文综述了电磁涡旋在信息调制等方面的研究进展,阐述了其在雷达信息获取方面的潜在应用价值。针对圆形相控阵列,建立了电磁涡旋波照射下理想点散射目标的回波模型。将各阵元的接收信号按照与发射时相同的模式移相后,沿圆周积分即可获得雷达阵列的输出回波。该回波可表示为经平方Bessel函数调幅后的傅里叶基函数的线性组合。结合Bessel函数的频谱特性,分析了轨道角动量态与方位角变量之间的近似对偶关系,利用逆投影和滤波-傅里叶变换方法进行了成像处理。仿真实验表明,电磁涡旋对雷达目标具有方位向成像的潜力。本文的研究可为新体制的雷达设计、目标识别技术的发展提供参考和借鉴。