腐蚀声发射信号降噪方法

为了从复杂背景噪声中有效地检测出腐蚀声发射信号,采用短时分形维数和离散分数余弦变换相结合的降噪方法,利用声发射检测系统,对6% FeCl₃·6H₂O溶液中Q235钢板的全面腐蚀和局部腐蚀声发射信号进行了降噪处理。实验结果表明,腐蚀声发射信号分别加入白噪声、有色噪声和粉红噪声,在输入信噪比为0~15dB的条件下,此方法降噪效果与标准离散余弦、离散分数余弦变换方法相比,输出信噪比最高可提升8 dB。所述降噪方法对检测腐蚀声发射信号以及对金属剩余寿命的评价具有一定意义。      

金刚石单晶生长的声发射实时检测初探

采用声发射检测技术,对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了检测和分析。利用由PCI-8型声发射仪和LMD-800型铰链式六面顶压机组成的声发射检测系统,检测了金刚石单晶的生长过程。将金刚石单晶生长和不生长过程中检测到的声发射信号进行对比和频谱分析,结果表明:声发射信号与金刚石单晶生长过程存在对应关系;金刚石单晶生长对应的声发射信号是一种低频信号,可以利用声发射信号的变化规律研究金刚石单晶在高温高压条件下的原位反应机理。     

高温高压下金刚石单晶生长过程的声发射动态特征

采用声发射技术对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了动态检测。结合合成压块的断口形貌,对金刚石单晶生长过程对应的主要声发射参数进行了分析。结果表明,声发射信号的能量计数、振铃计数、幅度和上升时间等特征参数能客观反映金刚石单晶在高温高压下的动态生长规律,为研究金刚石单晶的生长机制提供了重要的实验依据。     

Q235钢板局部腐蚀声发射信号特性研究

为解决腐蚀声发射源特征提取和识别的难题,直接从理论上证明了腐蚀声发射监测的有效性并推导出声发射信号特征。气泡破裂声发射信号幅值近似与气泡半径平方和液位高度成正比,频率与气泡半径成反比;钢板及其腐蚀产物开裂声发射信号幅值与开裂位置局部应力强度成正比,频率与裂纹扩展速度成正比,与裂纹扩展距离成反比。用低频和高频两套声发射系统,同时长时间监测Q235钢板在10%FeCl_3·6H_2O、10%FeCl_3·6H_2O加0.01 mol/L HCl混合液、5%CuSO_4·5H_2O溶液中的腐蚀情况,辅以监测钢板及钢板腐蚀产物开裂作为验证实验。通过对声发射信号的参数及谱分析,得出不同声发射源可以通过撞击数及功率谱在频域的分布来有效区分。实验结果与理论分析相吻合,研究结果对腐蚀声发射监测技术具有重要指导意义。     

储罐底板声源辨识及定位方法研究

储罐底板腐蚀是多声源问题,即在不同位置的腐蚀源可能同时发射应力波。这些声源信号有时会重叠被传感器接收,从而影响定位的可靠性。为此本文基于平面声发射源能量定位方法的基本理论,进行了模拟储罐底板定位实验,提出了能量定位系数的修正方法。同时通过对实验数据分析,发现快速独立分量分析(FastICA)方法可以将同种声源混合信号进行有效分离,并且基本保持原有波形特征,相干系数法可以实现对分离后的同源信号进行聚类,进而应用改进能量定位方法对声发射源进行定位,从而对声源辨识,判断事件集中度提供依据。     

偶极子声波测井仪发射声系性能快速检测方法*

该文提出了一种针对偶极子声波测井仪发射声系性能进行快速检测的方法。通过实验测量方法,采用专门设计的简易装置测量偶极子声波测井仪发射声系激发的声场波形,并提取声场强度、声源主频以及空间分布对称性等特征参数。如果准确掌握了仪器处于完好状态时的这些特征参数,以此为参考依据与实验测量结果进行对比,通过设定可接受的相对偏差,就可完成对偶极子声波测井仪发射声系性能的快速评价。相对于现有的声波测井仪器检测方法,该方法具有高效、便捷的优势,便于在测井前线基地应用。     

20~#钢不同晶粒度试件拉伸损伤试验的声发射特性研究

采用声发射技术,对四种不同晶粒度20~#钢试件的单轴拉伸过程进行监测,探究不同晶粒度对于金属材料损伤过程中声发射特性的影响。试验结果表明:声发射信号的幅值、能量和撞击计数等特征参数能够很好地描述材料不同晶粒度大小对材料拉伸过程中声发射特性的影响。细晶粒试件声发射信号数较少,强度较低,随着试件晶粒度的增大,声发射信号的强度和活性呈现明显增加的趋势。说明粗晶粒试件力学性能劣化严重,拉伸过程极易损伤,因此,试验结果也反映了金属材料微观损伤过程中声发射与材料内部的损伤演化密切相关。     

超声检测中常用激励波形的高精度相控发射实现

超声无损检测根据不同的检测需求使用不同的激励波形,而超声相控阵技术的应用则要求各通道的激励波形能够相控发射。分析了不同检测对象、不同检测方法对激励信号的波形类型要求,研究了基于FPGA主控的数字式超声检测平台下实现单通道方波脉冲、尖脉冲、正弦波形和任意波形等的发射方法,以及以上各种波形在多通道高精度相控发射时的实现方法。实验表明,各种波形的激励信号都实现了高精度相控发射,最高可达1ns的延时精度。     

Q235钢板局部腐蚀声发射信号特性研究

为解决腐蚀声发射源特征提取和识别的难题,直接从理论上证明了腐蚀声发射监测的有效性并推导出声发射信号特征。气泡破裂声发射信号幅值近似与气泡半径平方和液位高度成正比,频率与气泡半径成反比;钢板及其腐蚀产物开裂声发射信号幅值与开裂位置局部应力强度成正比,频率与裂纹扩展速度成正比,与裂纹扩展距离成反比。用低频和高频两套声发射系统,同时长时间监测Q235钢板在10%FeCl₃·6H₂O、10%FeCl₃·6H₂O加0.01 mol/L HCl混合液、5%CuSO₄·5H₂O溶液中的腐蚀情况,辅以监测钢板及钢板腐蚀产物开裂作为验证实验。通过对声发射信号的参数及谱分析,得出不同声发射源可以通过撞击数及功率谱在频域的分布来有效区分。实验结果与理论分析相吻合,研究结果对腐蚀声发射监测技术具有重要指导意义。      

木塑复合材料缺陷及损伤的声发射信号特征分析及神经网络模式识别

针对木塑复合材料五种典型的缺陷及损伤机制，选择合适的木塑试样，应用三点弯曲的加载方法采集声发射信号。对主损伤区附近的声发射事件，应用小波变换提取特征参数，确定五类主要损伤机制所对应的声发射信号特征。采用B—P型反向传播神经网络构成的智能化模式分类器，对此五类声发射信号进行识别，获得了满意的效果。     

模拟回火马尔可夫链蒙特卡罗全波形分析方法

针对传统的全波形分析方法不能快速自动处理全波形数据的缺点,提出了一种模拟回火马尔可夫链蒙特卡罗全波形分析法,用于求解全波形数据中的波峰数和峰值位置等参量.该方法采用Metropolis更新策略求解波峰数量和噪声两个参量,以达到快速求解的目的;而峰值位置和波峰幅值则采用改进的模拟回火策略求解,通过添加的主动干预回火步骤实现对参量更新过程的有效探测,以满足对速度或运算收敛性的要求.模拟回火马尔可夫链蒙特卡罗全波形分析方法以马尔可夫算法为基础,仍保持马氏链的收敛性,从而保证本方法具有良好的鲁棒性,实现对全波形数据的自动化处理.     

Phase calibration of sonar systems using standard targets and dual-frequency transmission pulses

The phase angle component of the complex frequency response of a sonar system operating near transducer resonance is usually distorted. Interpretation and classification of the received sonar signal benefits from the preservation of waveform fidelity over the full bandwidth. A calibration process that measures the phase response in addition to the amplitude response is thus required. This paper describes an extension to the standard-target calibration method to include phase angle, without affecting the experimental apparatus, by using dual-frequency transmission pulses and frequency-domain data processing. This approach reduces the impact of unknown range and sound speed parameters upon phase calibration accuracy, as target phase is determined from the relationship of the two frequency components instead of relying on a local phase reference. Tungsten carbide spheres of various sizes were used to simultaneously calibrate the amplitude and phase response of an active sonar system in a laboratory tank. Experimental measurements of target phase spectra are in good agreement with values predicted from a theoretical model based upon full-wave analysis, over an operating frequency of 50-125 kHz.     

环形阵列超声断层扫描高分辨率成像方法

介绍了针对环形阵列超声断层扫描的高分辨率全波形反演成像方法,不同于传统的延时叠加和渡越时间断层扫描,该方法充分考虑声传播的透射、反射、散射等特点,通过数据匹配的方法重构目标体声学参数图像。开发了环形超声换能器阵列构建超声断层扫描成像系统,并设计了适合检验成像算法的数值和物理模型,分别使用基于射线理论的回波延时叠加和初至波渡越时间断层扫描、以及基于波动理论的全波形反演方法对目标体进行图像重建,并对比其原理、分辨率、计算量等方面的特点,系统性分析了波动方法相对传统射线方法的优点和不足。结果表明,全波形反演这类充分考虑接收信号多种物理特征的方法可用于较高分辨率的声参数成像,适合与传统方法结合设计有效的超声断层扫描成像系统。     

基于法布里-珀罗标准具的532 nm多普勒测风激光雷达系统设计和分析

 设计了采用532 nm 种子注入稳频钇铝石榴石（YAG）激光器作为辐射源的基于四通道法布里-珀罗标准具的瑞利和米散射测风激光雷达系统。介绍了激光雷达的多普勒测量基本原理;给出了雷达系统的主要参数,重点对基于分子后向散射信号的外侧双通道标准具的带宽、自由谱间距、峰值间距等指标进行了详细设计与分析,确定了内侧双通道标准具参数;对全系统速度灵敏度、信噪比与探测距离的关系进行了理论模拟。结果表明,可以实现从边界层至对流层高低空一体化探测。     

An efficient statistics-based method for the automated detection of sperm whale clicks

In this paper, we present a new method for the automated detection of sperm whale regular clicks and creaks based on statistical computations. In the first stage, a spectrogram is computed from the input waveform, followed by a noise normalisation process. A frequency domain filter is then applied, and the energy accumulated in each time frame is calculated. Two-second time-windows are then classified as containing either regular clicks, creaks, or noise based on statistical parameters using a neural network classifier. Finally, previously obtained statistical parameters are used to implement an energy-based detection criterion for the classified time-windows. Individual regular clicks and creaks are isolated by linking contiguous detected time frames. The proposed method was tested on five recordings of sperm whale sounds. Comparison of the detection performances to hand-labelled regular clicks and creaks revealed that this method outperforms two recently reported waveform-based methods when working with the same recordings files. An average percentage of detection of 86.97% was attained for the set of files. This method consumes also little computation time.     

Acoustic Profiling of Bottom Sediments in Large Oil Storage Tanks

Characteristic features of acoustic profiling of bottom sediments in large oil storage tanks are considered. Basic acoustic parameters of crude oil and bottom sediments are presented. It is shown that, because of the presence of both transition layers in crude oil and strong reverberation effects in oil tanks, the volume of bottom sediments that is calculated from an acoustic surface image is generally overestimated. To reduce the error, additional post-processing of acoustic profilometry data is proposed in combination with additional measurements of viscosity and tank density distributions in vertical at several points of the tank.     

有源光纤环等效时间脉冲复制研究

对利用半导体光放大器有源光纤环为光等效时间采样提供低失真脉冲序列的方法进行了研究。分析了提高复制精度的辅助直流光非线性增益抑制方法,并给出基于递推方式,可进一步提高采样精度的后处理算法。通过实验验证了辅助直流光注入对复制器非线性增益的抑制作用;以及在不充分辅助直流光注入条件下,利用后处理算法抑制非线性误差的效果。结果显示利用半导体光放大器有源光纤环结合后处理算法可以有效地为光等效时间采样提供特性一致、误差可处理的时序脉冲序列。     

基于LabVIEW的高温超导电缆测试平台的设计

为了进行高温超导电缆直流性能测试实验和长时间交流运行实验,开发了基于LabVIEW的高温超导电缆测试平台。该测试平台由PXI系统和标准程控仪器测试系统两部分组成。其中,PXI系统用于温度和交流信号的采集;标准程控仪器系统负责微弱直流信号的测量。平台可实现对各参量的采集、波形显示、数据保存以及历史数据查询等功能。     

多移动机器人的目标跟踪研究

本文主要对低温真空球罐三维可视化温度在线监测系统进行介绍,在真空球罐外罐内壁、内罐外壁、夹层、垂直支架等部位安装温度传感器,通过LabVIEW数据采集板卡实时采集温度信号,在Pro－E中建立球罐三维模型,划分网格后导入到LabVIEW环境中,将采集到的温度信号通过空间插值算法映射到模型中,直观显示真空球罐的整体温度信息,同时,通过LabVIEW三维模型场景对象属性节点和方法节点开发了模型隐藏、剖分、透视以及拾取传感器点等多样化功能,该套在线监测系统已经投入使用,整体性能表现优异,尤其是直观新颖的三维可视化操作界面受到操作人员的一致好评。