多层粘接结构中脱粘界面的人工神经网络余弦变换谱特征识别

针对钢－橡胶多层粘接结构中界面脱粘的超声检测难题,利用余弦变换（ＤＣＴ）提取的表征检测信号的模式特征矢量,通过人工神经网络模式识别方法对不同界面脱粘时实验检测信号的正确识别,实现了脱粘一、二、三和四界面的检测。本文脱粘界面信号模式的人工神经网络识别系统对现代工业中ＮＤＴ＆ＮＤＥ的自动化有着积极的意义。     

粘接质量超声检测研究

高波阻抗层下多层低波阻抗层间脱粘的超声检测问题是具有普遍意义又很难解决的检测问题，本文介绍了我们近年来在些方面的一些研究进展，首先从传播特性入手总结出几个有用的特征规律，并结合这些物理特征规律选取相应的信号处理手段，从方法上实现多层界面的脱粘检测，并作了多种技术集成，做出有实际应用价值的检测系统。     

电磁声实验平台的研制与实验研究

研制了一个多功能的电磁声实验平台,在此实验平台,进行了"减小盲区"、"钢层下多层橡胶层脱粘检测"、"线性调频脉冲压缩"等方面的实验研究。实验结果表明,该平台可精确控制实验参数,提供单一频率脉冲串和线性调频脉冲两种激励波形,具有信噪比高盲区小的优点和线性调频脉冲压缩的功能。将该实验平台应用在钢层与多层橡胶层粘接件的脱粘检测,取得了与压电检测相当的结果。作为一个电磁声方法和技术研究的工具,该实验平台对开展电磁声检测方法和技术研究以及实际检测应用都是有意义的。      

层状粘接结构超声检测信号的同态解卷积脱粘界面定征

本文利用建立的多层粘接结构超声无损检测信号的卷积模型,推导出了检测信号的解析表达式,并用同态滤波解卷积方法有效地提取出粘接结构的系统响应,进而由其中界面多次反射响应的位置、幅度和包络等特征参数,实现了脱粘二界面（指空气脱粘）的定征和识别。仿真和实验数据的处理结果表明本文方法对脱粘检测的应用有积极的意义。     

多层结构中脱粘缺陷的超声检测方法

固体火箭发动机多层装药结构中的脱粘类型、位置和尺寸决定了其对整体安全性能构成的威胁程度。该文研究了多层结构中脱粘缺陷的超声检测方法,通过对不同脱粘缺陷超声脉冲回波的特征分析与统计,实现缺陷的定性、定位和定量。首先,采集含有多类脱粘缺陷的粘接结构的超声脉冲回波信号,分析信号中主能量波包所代表的声程,提取五种声程的波峰时刻和幅值作为特征值,组建已知脱粘类型训练样本并输入至BP神经网络,实现特征值域到类别域的非线性映射,即脱粘类型分类;其次,采用阈值法确定缺陷的界面位置;最后,提出分段线性插值-相关性定量法将待检测缺陷的定量结果缩小到±2 mm以内。该文利用COMSOL有限元仿真和实验操作验证了多层粘接结构中脱粘缺陷的定性、定位和定量方法的可行性和可靠性。     

声阻法中检测阻抗的测量和提高检测器灵敏度的设计

本文在声阻法检测器等效线路的基础上,提供一种测量检测阻抗的简捷方法。在已知检测阻抗的基础上,对于脱粘状态,进一步探讨了为提高检测灵敏度,如何选择检测器一些参量的方法。理论分析与实验结果较好地符合。对于脱粘状态的检测,灵敏度可以提高五倍以上。     

多胶接缺陷太赫兹检测信号的PSO-BP神经网络识别

采用太赫兹时域光谱无损检测技术对多胶接结构耐高温复合材料缺陷进行检测。为了识别同一位置上、下层同时存在脱粘缺陷,分析无缺陷区域、上层脱粘区域、下层脱粘区域的太赫兹信号波形,以特征峰峰度、偏度、最小值、峰谷值、波形因子以及信号幅值绝对平均值为特征,作为BP神经网络的输入。并通过粒子群算法优化BP神经网络的初始权重和阈值,解决了BP神经网络易陷入局部最优的问题。粒子群算法优化后的BP神经网络可实现上层100μm和下层100μm脱粘缺陷的识别,准确率达到90.71%和86.92%。     

非连续阻抗粘接结构脱粘缺陷的稀布阵列超声成像

无砟轨道是典型的非连续阻抗粘接结构,在重载、环境恶化等因素的影响下,脱粘现象频发,严重危及列车运行安全.本文提出一种高精度阵列超声快速成像方法,建立考虑层间声速差异的非连续阻抗粘接结构声速理论模型,采用射线追踪方法获取声波在介质中的传播路径和时间.基于实数编码设计高自由度稀布阵列,构建稀布阵列合成孔径聚焦技术(synthetic aperture focusing technique, SAFT)成像,提高检测效率.在无砟轨道结构上的实验结果表明:射线追踪方法能够准确计算超声波的传播路径和传播时间,提高检测精度;优化设计的稀布阵列方向图主瓣宽度窄,旁瓣增益低,可提高检测效率和声场指向性;脱粘缺陷成像误差在±5%以内时,稀布阵列SAFT成像方法效率提高了30.9%,可为该类缺陷检测提供理论支撑.     

“多通道数字成像超声探伤设备”项目简介

高波阻介质下面多层低波阻抗介质的界面脱粘检测是长期以来国内外一直没有解决的世界性难题，称为“二界面问题”。困难主要有两点：其一、高波阻介质与低波阻介质之间的界面两侧波阻抗相差较大，前一介质表面上接收到的界面脱粘反射信号相对入射信号而言是经过了4次镜面屏蔽作用之后的十分微弱的信号；其二、声波在高波阻介质内的多次反射强信号淹没了低波阻介质表面反射的信号。对于高低波阻介质界面间脱粘的超声检测，犹如光学中兽看到一个双面镜子后面的物体一样。     

太赫兹无损检测的多特征参数神经网络分析技术

提出一种基于太赫兹无损检测的多特征参数神经网络分析技术,用于分析耐高温复合材料的粘贴质量无损检测.采用抽片式方法设计了一种耐高温复合材料的脱粘缺陷样品,抽片厚度为0.1mm.采用太赫兹时域光谱无损检测技术对耐高温复合材料的多层脱粘缺陷进行了检测试验研究,对比了上下脱粘缺陷所对应的太赫兹时域波形及频谱信息的异同,针对性地建立了耐高温复合材料粘贴质量的上层脱粘参数、下层脱粘参数、频域吸收质心参数等多特征参数,将特征参数进行优化作为反向传播神经网络的输入并对其进行上下脱粘分类识别.通过对反向传播神经网络的训练测试,实现了耐高温复合材料上层脱粘0.1mm、下层脱粘0.1mm的脱粘缺陷的识别.     

脱粘界面超声检测信号的小波多分辨率分析与重构

针对钢－橡胶分层粘接结构的超声检测回波信号,利用小波变换的多分辨率时频特性提出了小波特征参数提取算法,据此在对检测信号进行的时间－尺度分布分析基础上,重构出脱粘界面回波信号的时域和频域特征。实验检测结果表明本文方法在现代工业ＮＤＴ＆Ｅ中的应用有着可喜的前景。     

玻璃纤维蜂窝复合材料的太赫兹无损检测技术(英文)

采用双高斯脉冲反卷积滤波技术对太赫兹时域波形进行滤波优化,提出一种基于太赫兹时域光谱无损检测的太赫兹反射式层析成像技术,用于分析玻璃纤维蜂窝复合材料的粘接质量.结合玻璃纤维蜂窝复合材料结构的特点,分别在蜂窝上层胶膜和下层胶膜中设计了不同直径的圆形和梯形脱粘缺陷,在此基础上,完成了脱粘缺陷蜂窝结构样品的制作.提出的太赫兹反射式层析成像和B-scan成像方法,适用于玻璃纤维蜂窝复合材料的脱粘缺陷分析.针对反射式层析成像图像对比度差的问题,结合脱粘缺陷处的太赫兹时域波形数据特征,采用缺陷特征时间区域成像优化技术,提高了脱粘缺陷的检测能力和识别准确率,实现了玻璃纤维蜂窝材料的上层脱粘厚度50μm、下层脱粘厚度50μm缺陷的太赫兹无损检测.     

涡流检测的数值模拟与缺陷定量分析

随着涡流检测技术的不断发展，不仅要求准确检测出缺陷，且还需对缺陷进行定量、定性评价。涡流检测中阻抗信号变化是进行缺陷检测和定量分析的依据：测量或计算缺陷的阻抗信号，称为涡流检测的正向问题；从阻抗信号推断出缺陷的定量定性特征，则是逆向问题。借助于有限元模拟方法，对涡流检测时的正向问题进行了求解计算；利用傅里叶变换和神经网络方法，对涡流检测时的逆向问题进行了分析。     

电磁超声多界面检测信号去噪方法研究

为了解决传统压电超声换能器检测方式耦合不稳定的问题,将电磁超声应用于多层粘接结构界面检测。针对电磁超声界面检测信号噪声高和盲区大的问题,在电磁声换能原理和盲区成因分析的基础上,用小波阈值滤波和自适应抵消滤波方法对检测信号进行了处理,达到了降低信号噪声和减小盲区的目的。对钢板和双层橡胶粘接样品的回波信号处理结果表明:小波阈值滤波将信噪比提高了约12 dB,自适应抵消滤波有效地减小了由感生信号产生的盲区。     

接触缺陷的振动调制超声导波检测技术研究

针对常规线性超声检测方法无法实现板结构接触类缺陷(如微裂纹、脱粘等)检测问题,将超声导波技术与振动声调制技术相结合,利用稀疏分布传感器发展了一种板结构中接触缺陷非线性超声检测方法。通过低频振动改变缺陷的接触状况,使得通过接触面的高频导波信号的相位和幅值受到调制。对受低频振动调制的超声导波二维时间序列进行时频分析,由于接触类缺陷的存在,在振动调制超声导波序列的时频分布上出现明显的低频振动频率分量。利用提取出的低频振动频率下的超声导波信号,进行了结构接触缺陷成像处理。检测试验表明,基于振动声调制的超声导波缺陷成像方法可以实现结构中的接触类缺陷检测。      

蜂窝缺陷的红外无损检测及有限元模拟

蜂窝结构在使用过程中,常见的缺陷有脱粘和积水。红外无损检测技术通过对试件主动加热,利用热像仪采集试件表面的红外辐射变化,从而检测出物体的缺陷信息。实验结果表明,蜂窝积水位置的温度要低于参考区域的温度。基于这一现象,利用Ansys有限元软件模拟了蜂窝结构的脉冲红外热成像检测过程,并与实际脉冲红外热成像用于表面下识别检测实验结果进行对比,验证了模拟结果的正确性。对蜂窝结构的积水、脱粘和积油缺陷模拟并进行对比识别,为实际实验提供理论基础。     

基于衰减振荡信号特征参数和伪阻抗的电路参数计算方法

本文研究了基于暂态信号中衰减振荡信号的电路参数计算理论和方法.在电力系统线路发生故障时,通过计算暂态信号流通路径电路参数可确定故障位置、推断故障原因,而衰减振荡信号作为暂态信号主要成分,因此分析基于衰减振荡信号的电路参数计算在电力系统故障定位中有重要理论价值和实际工程意义.结合R-L电路和R-C电路,首先推导了时域衰减振荡电压、电流信号特征参数与各元件参数以及电路参数间定量关系;并分析了电路在衰减振荡信号下阻抗特性,结合稳态正弦分量阻抗概念,将电路流经衰减振荡信号时的阻抗特性定义为伪阻抗,并确定了伪阻抗与电路参数和信号特征参数间的关系;同时分析了串并联条件下伪阻抗与元件参数关系.以此为基础分别提出了基于信号特征参数和基于伪阻抗的电路参数计算理论,结合现有衰减振荡信号特征提取方法,提出具体计算方法,为基于衰减振荡信号的电路参数计算理论发展以及实际工程应用奠定了重要基础.通过MATLAB模拟产生故障信号对所提理论和方法进行验证,结果证明了所提理论和方法的正确性和准确性,并以实际电网故障信息为基础,基于PSCAD/EMTDC建立实际配网模型并对实际单相接地故障进行重现,对配网单相接地故障进行定位分析,结果证明了方法的可行性.     

千兆无源光网络上行光信号特性研究与检测方案

由于千兆无源光网络系统中的上行光信号采用高速突发模式,故对其特性的检测是实现实时光层监测的难点.详细分析了上行光信号的传输特性、帧开销及噪声模型.并在此基础上,设计了一种检测方案,该方案通过高阻抗的前置放大器将信号引出,不影响原系统的正常工作,从而满足了实时检测的需要;通过峰值检波电路将高频突发信号降为低频进行处理,大...     

混沌信号相关法测量电介质传输线的断点及阻抗失配

本文通过实验验证了一种基于宽带混沌信号测量电介质传输线的断点和阻抗失配的方法.该方法利用光反馈半导体激光器产生的混沌信号作为探测信号,通过相关法对传输线进行断点定位、阻抗失配测量以及在线检测.实验结果表明,断点的定位偏差小于1%,阻抗的测量值在额定范围内,对于频率为2 MHz的矩形脉冲信号的干扰容限为48 dB. 关键词： 混沌 故障定位 半导体激光器 时域反射法     

粘接界面特性的超声检测与评价

粘接界面特性的超声检测与评价既是物理学的前沿问题,又是经济建设和国防安全亟需解决的应用问题。高波阻介质下多层低波阻介质界面脱粘检测、滑移界面检测和粘接强度定量评价是粘接质量检测中遇到的三大难题。本文综述了课题组十余年来在攻坚三大难题方面的研究工作：建立了共振匹配理论,发明了六项关键技术并实现了技术集成,研制出全新概念的超声检测设备,解决了第一个难题;成功研制出横波直探头,用纵横波综合判断方法解决了第二个难题;对第三个难题,建立了粘接界面非线性弹簧模型,为利用非线性声学参量评价粘接界面奠定了理论基础,并探索性地利用统计性方法对粘接强度进行了预测,取得较好效果。