裂纹尖端超声散射场及动应力集中的动态光弹观测

超声波在裂纹尖端发生散射和动应力集中。深入研究裂纹尖端与超声波的相互作用是进行裂纹精确检测与评价的物理基础。在线性声学范畴内,裂纹尖端的散射场与弹性动力学的经典Lamb问题类似,而非线性响应更加复杂。利用动态光弹观测技术,可给出超声波在裂纹尖端散射过程的直观物理图像。无论是用于理论结果的实验验证,还是定量分析线性散射场和动应力集中现象,抑或深入探索非线性响应,动态光弹观测技术都可起到重要作用,因此,相关研究将促进检测声学与无损检测技术的发展。      

利用深度神经网络和小波包变换进行缺陷类型分析

超声检测中对缺陷进行类型分析通常取决于操作人员对于特定专业知识的了解及检测经验,从而导致其分析结果的不稳定性和个体差异性。本文提出了一种使用小波包变换提取缺陷特征信息,并应用深度神经网络对得到的信息进行分类识别的方法。利用超声相控阵系统对于不锈钢试块上的通孔、斜通孔和平底孔进行超声检测,并对得到的超声回波波形按照新方法进行分析。实验结果表明,使用小波包变换后的数据进行分类识别能够在提高识别准确率的同时降低神经网络的学习时间,而使用深度神经网络相比通用的BP神经网络以可接受延长学习时间的代价提高了识别的准确率。采用新方法后,缺陷分类正确率提高了21.66%,而网络学习时间只延长了91.9s。在超声检测中使用小波包变换和深度神经网络来对于缺陷进行类型分析,能够排除人为干扰,增加识别准确率,对于实际应用有着极大的意义。      

水声通信加权反馈双向Turb均衡器

为了提升自适应双向Turbo均衡器的收敛速度及降低误比特率,提出了采用加权反馈的双向Turbo均衡算法。首先在单个均衡器反馈输入中采用后验均值与先验均值混合的反馈方案,有效提升一轮迭代中均衡器输出的准确性;其次通过后验均值与先验均值的加权合并作为另一均衡器反馈的非因果项输入,在提升反馈输入准确性的同时提升了数据的利用率;最后在权值迭代中采用优化的比例归一化最小均方算法,提升训练阶段均衡器收敛速度。千岛湖试验中,在同样3.75 kbps通信速率的情况下,该方法误比特率仅为传统双向Turbo均衡器的1/3。仿真和试验数据表明,均衡器要达到同样的误比特率,本方法所需迭代轮数更少,在时变信道中系统稳定性更好,误比特率更低,提升了水声通信效率。      

深海海底反射区声场的相干结构及其有源声呐估距

有源声呐在探测深海海底反射区的目标时,由于声线大掠射角弯曲且声速沿声线传播路径不断变化,造成了常规估距方法产生较大的误差。有效声速法是减小常规估距方法误差的有效途径,但由于需要预先计算空间每一位置点的"声线时延有效声速"对,复杂度高,实时性差。针对有效声速法的实时性问题,本文基于深海海底反射区声场的相干结构,提出一种改进的有效声速估距方法.首先指出深海声场能量沿声源出射角强弱相间变化及其引起的海底反射区离散声呐可探测区现象,并利用深海近水面声源的声线干涉效应解释了该现象的物理机理,建立了声呐可探测区与高能量声线的量化关系。在此基础上,计算声呐可探测区边界位置的"声线时延-有效声速"对,并线性拟合出可探测区所有位置点对应的值。经仿真验证,该方法与传统的有效声速法均可实现对常规估距方法估距误差的有效校正。虽然该方法估距精度较传统的有效声速法略有增大,但计算复杂度和计算时间显著减小,实时性好,具有良好的工程应用前景。      

超声显微检测技术在电子封装中的应用与发展

超声显微检测技术应用于电子封装领域始于上世纪80年代,如今已是检测电子封装可靠性和完整性的重要手段,被广泛应用到了电子封装的缺陷检测和精密测量等方面。针对电子封装的超声显微检测存在回波重叠、信噪比低等问题,近年来,发展了许多时频分析方法,用于获得优于常规方法的纵向分辨率,即实现超分辨率。本文首先介绍了超声显微检测的发展历史,对其检测原理和分辨率理论进行了简述;其次,综述了超声显微检测技术在电子封装中的主要应用与发展现状;然后,对超声显微检测的超分辨率成像方法进行了综述,分别介绍了基于小波分析的反卷积、连续小波变换和稀疏表示在实现超分辨率时的原理及适用场景;最后,探讨归纳了电子封装超声显微检测的主要研究方向及难点。     

方位偶极声波远探测技术研究与应用

偶极横波远探测测井技术是当前缝洞型和复杂储层油气勘探开发和评价不可缺少的技术手段。常规偶极远探测技术受限于180?方位的不确定性,难以判别缝洞等地质体的真实方位。采用双偶极错位发射多分量阵列接收研究偶极方位识别方法。首先以传统正交偶极模式获得地质体方位探测结果,再以45?错位角发射偶极声波信号,通过多个邻近接收器的波形差的组合以及反射波在仪器孔径上的时间延迟来区分方位,进一步压制伪像干扰获得地质体真实的方位成像结果。针对弱反射信号,在硬件上,研究了多分量有源接收器阵列声系,有效提升了偶极声波信号信噪比,结合动态增益控制提升反射波幅度;研究了双偶极宽频发射器与多模式发射技术,提高偶极发射功率,保证了偶极声波信号在地层中的远距离传播与反射。数值仿真与实际测井数据表明,双偶极方位识别方法可行,有助于偶极横波远探测技术的进一步发展和应用。     

基于连续小波变换的简正波检测与提取技术

宽带声源在远距离传播中的频散过程反映着海洋环境特性的重要信息,准确提取这一过程中各简正波的有关信息是有效实现海洋声场反演的重要前提。小波变换虽然已被用于获取宽带声源的时频分布,但不具备适用于不同信号的柔性。在此背景下,本文介绍了一种自适应基小波方法,可适应不同形式的爆炸声信号,从而有效实现了频散现象的获取。在此基础上,本文同时建立了各号简正波的重构方法,经仿真测试,重构出的简正波与实际波形几乎相同。     

全光光纤水听器系统海上试验

阐述了光纤水听器拾取声压信号的基本原理。研制的光纤水听器探头尺寸为Φ22 mm×100 mm,相位灵敏度为-160 dB(参考值1 rad/μPa),波动小于3 dB,系统最小可测声压在1 kHz频点为43.5 dB,与零级海洋噪声水平相当。光纤水听器与标准水听器采集的宽带信号相关系数大于0.94,信号基本一致。23基元1 km传输全光湿端光纤水听器阵列于2002年8月在渤海进行了海上试验,相邻基元采集的气枪信号相关系数大于0.98,阵列具有良好波束指向性。光纤水听器关键技术的成熟为其走向应用奠定了良好基础。     

大陆斜坡海域宽带声源的匹配场定位

2001年在东中国海大陆斜坡海域进行了中美联合浅海声学实验。基于该次海域数据对垂直阵接收的宽带爆炸声信号进行了匹配场定位研究。结果表明,若用水平海底模型计算拷贝场,声源的定位误差较大;考虑海底倾斜后,匹配定位结果就得到很大改善,在1.0～50.0km距离范围内,大多数信号的定位结果与GPS标称距离一致。     

一种自适应滤波中步长因子调节的算法

本文在研究时变信道的自适应匹配中,采用了多途信道的横向滤波器模型(MA模型),为求滤波器权系数应用的是最小均方误差滤波方法。在最小均方误差滤波中无论是采用最徒下降法(Steepst Descent Method),还是最小均方算法(LMS Algorithm),在叠代方程中都要引入步长因子μ.以往对μ的取值只推导出一个范围0<μ<1/λ_(max),λ_(max)为采集信号自相关矩阵的最大本征值,且在叠代过程中是一个常数。但究竞取多大值?取小了自适应叠代方程收敛慢,取大了误差能量函数产生振荡,甚至发散。为寻找一种快速收敛的自适应滤波方法,以适应信道的时变特性时发现,对叠代步长因子μ作自适应调节,会使收敛速度有明显提高。