焊接缺陷的超声回波信号分析与最佳特征子集的选择

本文针对超声检测中信号处理的特征提取问题,对实际焊接缺陷的超声回波进行了分析。在此基础上,研究了超声回波特征的评价与最佳特征子集的选择,研究结果初步表明,本文提出的选择方法是比较有效的,可以用于缺陷的识别与分类。     

电磁散射问题的两种反演方法研究

提出了电磁散射问题的两种反演方法:确定性梯度搜索方法和MonteCarlo随机搜索方法.给出了两种方法的基本原理,并对反演性能包括对散射体的定位能力、反演精度、反演时间进行了系统的分析与比较.数值计算结果表明,确定性方法定位精确,而随机性方法对散射体电磁参数的反演精度高且速度快,利用两者优点可以增强反演效果.     

短数据量动态光散射颗粒测量信号去噪方法

在动态光散射测量中,采用自相关法对测量信号进行去噪,其去噪效果受数据量影响。根据噪声和信号的不同特点,采用小波包变换对信号进行去噪,能够提高信噪比,改善粒径反演结果。采用两种去噪方法,对粒径为100 nm颗粒的散射信号进行去噪并反演,小波包去噪法能够改善粒径误差0.88％～6.41％。在不同数据量下,由两种去噪法的反演结果对比看出,在短数据量时,小波包去噪效果更好,当数据量大于1×106时,两种去噪法效果相差不大。因此,小波包去噪法更适合于短数据量的动态光散射颗粒测量。     

短数据量动态光散射颗粒测量信号去噪方法

在动态光散射测量中,采用自相关法对测量信号进行去噪,其去噪效果受数据量影响。根据噪声和信号的不同特点,采用小波包变换对信号进行去噪,能够提高信噪比,改善粒径反演结果。采用两种去噪方法,对粒径为100 nm颗粒的散射信号进行去噪并反演,小波包去噪法能够改善粒径误差0.88%~6.41%。在不同数据量下,由两种去噪法的反演结果对比看出,在短数据量时,小波包去噪效果更好,当数据量大于1×106时,两种去噪法效果相差不大。因此,小波包去噪法更适合于短数据量的动态光散射颗粒测量。     

超声频谱分析中应用自适应学习网络技术进行缺陷自动鉴别的研究

超声频谱分析是把频谱分析用于超声检验的技术，本文介绍了自行设计的超声频谱分析系统和研究开发的对频谱与缺陷作出相关分析的计算机程序，超声频谱分析系统中，研制了超声频谱探伤装置，以微机作为基本工具，利用步进采样技术对缺陷回波进行采样，通过软件进行快速傅里叶变换，获得频谱信号，然后，应用非线性自动增长的自适应学习网络技术，实现了对缺陷的自动鉴别，对有尖锐边缘与平滑边缘的两类人工缺陷所作的定性分析与横孔直径的定量分析都获得了较好的结果。     

基于超声相控阵的环焊缝缺陷检测方法研究

针对传统超声探头焦距固定,检测位置的改变就要更换相应焦距的探头而影响检测效率的问题,提出一种基于超声相控阵换能器的环焊缝缺陷检测方法。而超声相控阵具有电子偏转和电子聚焦特性,能在不移动的情况下发射偏转聚焦超声束,有效地解决了上述问题。首先基于超声相控线阵换能器的声场特点,采用数值分析方法,研究了影响声束偏转聚焦性能的几个主要参数。然后给出了与超声相控阵换能器相连接的多通道数据采集系统结构。介绍了单通道声信号的硬件结构及相应的信号处理方法,实现了对换能器中单个阵元的精确延时的控制。实验结果表明,优化设计的超声相控线阵换能器具有较高的检测精度和检测效率。     

基于衍射波的孔类缺陷超声相控阵定量方法研究

针对常规超声检测方法对小孔型缺陷难以准确定量的问题,利用超声相控阵的声束偏转聚焦和成像技术,基于声波在体积缺陷处的衍射特性,提出采用一次反射回波和衍射回波来确定体积缺陷的直径尺寸。以横孔模拟孔型缺陷,利用动态光弹技术对声波入射横孔的传播规律进行研究,并采用超声相控阵对孔径为Φ1-Φ4mm不同埋深以及相同埋深下Φ0.8-Φ4.8mm的等差横孔进行了试验。研究结果表明利用本文提出的定量方法能快速有效的确定孔型缺陷直径尺寸,实际计算值与理论值误差较小,对相控阵的定量问题研究具有一定的参考价值。     

气体自发瑞利-布里渊散射的理论分析及压强反演

气体压力是描述体系状态的重要参数,许多物理、化学性质都与压力有关.传统侵入式的压力测量方法会对气体状态产生干扰,影响测量精度,因此需要一种无扰式的测量方法.本实验测量了压强为2,4和6 atm(1 atm=1.01325×10~5 Pa)下加入气溶胶的N2在90?散射方向的自发瑞利-布里渊散射光谱,利用卷积后的Tenti S6模型对测量光谱进行直接拟合,拟合得到的压强值总体误差小于6.0%,求和归一化的均方根误差总体小于6.5%;利用理想的Tenti S6模型对经维纳滤波器反卷积处理后的测量光谱进行拟合,拟合得到的压强值误差总体小于5.0%,求和归一化的均方根误差总体小于6.0%.通过对两种方法的详细对比,发现压强低于2 atm时,对测量光谱进行反卷积处理在一定程度上可以消除仪器函数的影响,提高测量光谱的准确性,其光谱拟合效果和压强反演精度要优于卷积光谱.而在压强高于2 atm的情况下,卷积光谱的拟合效果和压强反演精度要优于反卷积光谱.     

Ultrasonic sensor based defect detection and characterisation of ceramics

Ceramic tiles, used in body armour systems, are currently inspected visually offline using an X-ray technique that is both time consuming and very expensive. The aim of this research is to develop a methodology to detect, locate and classify various manufacturing defects in Reaction Sintered Silicon Carbide (RSSC) ceramic tiles, using an ultrasonic sensing technique. Defects such as free silicon, un-sintered silicon carbide material and conventional porosity are often difficult to detect using conventional X-radiography. An alternative inspection system was developed to detect defects in ceramic components using an Artificial Neural Network (ANN) based signal processing technique. The inspection methodology proposed focuses on pre-processing of signals, de-noising, wavelet decomposition, feature extraction and post-processing of the signals for classification purposes. This research contributes to developing an on-line inspection system that would be far more cost effective than present methods and, moreover, assist manufacturers in checking the location of high density areas, defects and enable real time quality control, including the implementation of accept/reject criteria.     

时域有限差分法的混凝土超声波损伤分析

混凝土质量的好坏直接影响到建筑物的安全性,选用方便实用的方法对其内部裂纹进行检测具有显著意义。该文首先借助时域有限差分法,建立了混凝土声场数学模型。之后对不同内部缺陷尺寸的混凝土模型进行了超声波数值模拟,分别从时域和频域对接收到的超声信号进行了分析。结果发现,当内部存在缺陷时,接收信号时域幅值明显变小,接收信号的幅值与缺陷尺寸大小呈指数关系,且接收信号传播时间与缺陷宽度呈线性关系。最后以初次到达信号的频域能量为特征指标,得出其与混凝土内部开裂缺陷尺寸呈指数关系。该方法为混凝土超声无损检测建立合适的数学模型提供了参考。     

X—射线荧光分析散射幂函数法的原理及其应用

本文在较宽在基体原子序数变化范围内研究了非相干散射随基体吸收系数的变化规律,发现存在一种幂函数关系,用射内标法所假定的反比关系仅在较窄的轻元素范围内存在,实验证实了这种理论规律的存在。提出了用康普散射幂函数法校正基体吸收效应的新方法。列举了幂函数法在地质样品中的锶的测定实例,证明了该法在宽的基体组成范围内比传统的散射内标法适应性强。     

采用数字信号处理的复合材料超声谱分析

在一块玻璃比例不氧树脂复合材料板的热压固化过程中，人为加进不同种类，大不及放入深度的薄膜片，并预置一定大小的裂纹，分别利用反射法和地获取回流，并对其高速采样及截取，然后进行幅度谱，相位谱，功率谱，相关谱，自相关函数及互相关函数平方包络提取的分析，获得了一些针对不同预置杂质，缺陷的特征。     

从散射谱反演颗粒尺寸分布的测试方法改进

针对从散射谱反演颗粒尺寸分布测量中,由于衍射近似要求近前向取值而带来的反演噪声问题,提出了一种改进的方法.在Chin-Shifrin(C-S)积分变换反演中,插入一种调节函数使得噪声基本消失,又不至于影响反演谱的分布峰位置.对理想单分散颗粒群的模拟效果说明了该法的可行性.对以线阵CCD为接受器件的实验测量和反演结果显示...     

一种用于界面接触状态评价的超声信号相似度分析方法*

针对常规超声反射系数对界面接触状态灵敏度受限问题,论文发展一种用于界面接触状态评价的超声信号相似度分析方法。针对不同压力下承压界面超声检测信号,研究了激励信号带宽、相似度函数类型及分析域对相似度分析方法对界面接触状态评价的影响。结果表明,检测信号的相似度指标随压力增加呈现明显规律性。激励信号带宽、相似度函数类型和分析域对界面接触状态评价效果有很大的影响。宽带激励下的时域欧式距离指标对界面压力微变化最为敏感,可用于界面接触状态的定量评价。     

D-T2二维核磁共振脉冲序列及反演方法改进设计

面对日益复杂的勘探对象, D-T₂二维核磁共振技术在实际应用中面临无法兼顾扩散系数测量范围和横向弛豫分辨率的困境. 脉冲序列作为D-T₂二维核磁共振数据采集的核心技术, 其性能优劣直接影响应用效果, 在综合对比PFG, STE-PFG, BP-PFG、改良式CPMG, 扩散编程, 多回波间隔CPMG脉冲序列性能的基础上, 有效融合脉冲梯度场、恒定梯度场D-T₂脉冲序列的优点, 本文提出一种基于脉冲梯度场的双变量、两窗口D-T₂脉冲序列改进设计. 针对两个窗口的D-T₂二维核磁共振数据反演, 为突破现有反演方法无法兼顾反演精度和解谱效率的瓶颈, 本着第二个窗口回波信号为主、第一个窗口回波信号为辅的原则, 本文提出一种同时使用两个窗口数据参与解谱的联合TSVD反演方法. 气水、油水、稠油、油气水模型不同信噪比条件下的数值模拟结果表明, 本文提供的D-T₂改进脉冲序列达到了平衡扩散系数测量范围和横向弛豫分辨率的设计要求, 本文提供的联合TSVD反演方法也有效平衡了反演精度要求和解谱效率. 文中的D-T₂改进脉冲序列及联合TSVD反演方法在复杂油气藏流体识别和产能预测中具有广泛的应用前景, 可为促进国内D-T₂二维核磁共振岩心分析技术的发展提供有利条件.     

Evolution and defect analysis of vertical graphene nanosheets

We report catalyst‐free direct synthesis of vertical graphene nanosheets (VGNs) on SiO₂/Si and quartz substrates using microwave electron cyclotron resonance – plasma enhanced chemical vapor deposition. The evolution of VGNs is studied systematically at different growth stages. Raman analysis as a function of growth time reveals that two different disorder‐induced competing mechanisms contributing to the defect band intensity. The VGNs grown on SiO₂/Si substrates predominantly consists of both vacancy‐like and hopping defects. On the other hand, the VGNs grown on quartz substrates contain mainly boundary‐like defects. X‐ray photoemission spectroscopy studies also corroborate Raman analysis in terms of defect density and vacancy‐like defects for the VGNs grown on SiO₂/Si substrates. Moreover, the grown VGNs exhibit a high optical transmittance from 95% to 78% at 550 nm and the sheet resistance varies from 30 to 2.17 kΩ/sq. depending on growth time. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Micromachining of semiconductor by femtosecond laser for integrated circuit defect analysis

The latest International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) has highlighted the detection and analysis of defects in Integrated Circuits (IC) as a major challenge faced by the semiconductor industry.Advanced tools used today for defect cross sectioning include dual beams (focused ion- and electron-beam technologies) with resolution down to the sub-Angstrom level. However ion milling an IC with a FIB is time consuming because of the need to open wide cavities in front of the cross-sections that need to be analyzed. Therefore the use of a femtosecond laser as a tool for direct material removal is discussed in this paper. Experiments were performed on IC structures to reveal the different layers of fabrication: selective or total ablation can occur depending on the laser energy density, without delamination of the layers. Different laser irradiation conditions like pressure (air, vacuum), polarization, beam shaping, and scanning parameters have been used to produce different types of cavities. The femtosecond laser engraving of silicon-based structures could be useful for cross-sectioning devices but also for other applications like direct-write lithography, photomask repair, maskless implantation or reverse engineering/restructuring.