激光和压电传感器密集型矩形阵列成像质量的比较分析

为了能够提高分辨率和信噪比,抑制旁瓣和栅瓣,提出了一种基于阵列数据相位差的成像方法.将压电传感器阵列和激光阵列分别与幅值成像和符号相干因子成像相结合对铝板中缺陷进行检测研究.采用连续小波变换对宽频带、低时域分辨率的激光Lamb波信号进行处理,得到特定频率下具有高时域分辨率的窄带信号.最后,结合幅值成像技术和符号相干因子成像技术对特定频率提取后的信号进行处理,实现铝板中缺陷的成像和定位.压电传感器阵列成像结果和激光阵列成像结果对比表明:充分利用激光阵列非接触、点聚焦的优点,能够有效地减少赝像,使得缺陷定位更加准确.     

相控阵超声检测计算模型的建立

以探讨相控阵超声检测计算模型的建立为目的,从相控阵超声检测原理着手,模拟相控阵超声探头声束发射和信号接收的物理过程,结合单晶片探头的声场计算模型,建立完整的相控阵超声检测的计算模型.采用该模型计算模拟一维阵列相控阵探头检测试块中横孔所得缺陷回波信号,经过相应的信号处理得到B显图,并与对比实际相控阵超声检测得到的B显结果进行对比,对比结果表明所建立的模型与实际检测结果吻合较好.该模型的建立能帮助检测人员加深对其检测过程的理解,并有助于分析检测结果.     

中厚板结构件激光焊缝水浸聚焦超声检测及缺陷识别研究

利用超声水浸聚焦检测方法对汽车变速箱换挡拨叉激光焊缝内部缺陷进行了检测,提出了一种对中厚板结构件激光焊缝内部缺陷的检测与识别方法。通过构建中厚板结构件超声检测有限元仿真模型,得到了激光焊缝不同缺陷超声检测仿真时域信号;利用傅里叶变换对仿真信号进行频谱分析,并提取了信号时域、频域特征值。通过分析不同缺陷超声检测信号特征值规律可区分激光焊缝不同缺陷类型。结果表明,采用超声水浸聚焦检测方法可检测出激光焊缝中的微小缺陷,通过超声信号频谱分析可以有效地识别不同缺陷类型。     

基于超声相控阵技术的重介旋流器内壁磨损研究

针对重介旋流器内壁受物料磨损而常规检测方式无法实时、高效检出缺陷的问题,详细地介绍了超声相控阵技术的工作过程及成像原理,通过对重介旋流器模型的试验研究,可知检测设备显示屏调色板上的不同颜色代表反射回波的强弱,即用不同颜色代表扫查区域各处的声压强弱,而声压的强弱所反映的被检测构件内部缺陷形态是实时显示的,因而超声相控阵技术能对重介旋流器内壁磨损缺陷实时成像显示且检测项目的误差均在8%以内.     

复杂结构焊接缺陷回波声场有限差分仿真与分析

针对复杂结构焊缝的结构参数多变性导致的相控阵超声检测中缺陷识别、定位和定量困难的问题,提出了基于有限差分法的相控阵超声检测数值模拟缺陷辅助评定手段.以复杂结构焊缝中Y型焊缝为例,建立与之相应的相控阵超声检测有限差分仿真模型.同时设计制作含有人工缺陷的Y型模拟试块,对其进行相控阵超声检测并记录缺陷信息.利用仿真模型计算某坡口未熔合相控阵超声检测时瞬态传播声场和缺陷回波扇形扫描图像,通过与实验得到的缺陷回波图像比较,说明仿真技术不但可以提供缺陷类型及深度位置,并且可以提供缺陷的高度和取向信息.     

窄带弱信号的线谱检测——相干累加频域批处理自适应线谱增强方法

为了提高声纳远程弱信号或强干扰背景下的线谱检测能力，提出了一种利用相干累加频域批处理（coherent addition and frequency domain batch，CAFB）自适应线谱增强技术实现窄带弱信号线谱检测的新方法.该方法将接收信号进行相干累加预处理，使输出信噪比获得提高.提取线谱采用时域自适应线谱增强方法(adaptive line enhancement，ALE)，无需独立的参考信号，自适应地与相关的正弦或窄带信号进行匹配，可以从加性宽带噪声背景中将正弦或窄带信号分离出来.同时将频域批处理方法引入时域自适应线谱增强算法，有效地减小了算法的计算量．仿真和湖试、海试试验结果表明，该方法提高了低信噪比条件下的弱信号线谱检测能力，在获得较高的检测处理增益的同时解决了实时处理的运算量问题，使工程应用得以实现．     

基于相控技术的钢板电磁超声检测方法

为了提高钢板中电磁超声回波信号,提出了一种基于相控技术的钢板电磁超声检测方法.研究了相控聚焦技术和钢板中电磁超声换能器的换能机理,通过多阵元组成激发换能器阵列,运用延时法使超声波在目标区等相位叠加,实现超声波聚焦,并在Q235钢板上采用分立式结构进行实验验证.结果表明:该方法有效弥补了收发换能器间声程差引起的相位偏移,激励电压一致时,658 mm处接收的回波信号幅值提高为中心换能器单独激发时的2倍;采用三阵元激励换能器阵列检测方法可实现缺陷处的超声波聚焦,520 mm处缺陷回波幅值提高为中心换能器单独激发时的1.83倍.     

钢丝绳缺陷漏磁信号的通道均衡化方法

为了获得更全面的漏磁分布信息,提高缺陷定量识别的精度,应用霍尔阵列传感器检测三维漏磁场．在霍尔阵列传感器的检测过程中,由于周向分布的霍尔的提离距离差异和励磁强度的不均匀性等会导致其输出信号出现相异性,为此,本文提出了一种漏磁信号基线预估和各通道峰值归一化相结合的方法,可有效补偿由于提离距离波动及励磁强度不均匀所造成的霍尔阵列传感器的通道相异性,提高了漏磁信号的信噪比及漏磁图像的对比度. 实验结果表明,均衡化后的漏磁图像缺陷定量检测准确率高．     

焊缝的超声波检测与有限元仿真

为了避免超声波在检测焊缝的过程中因噪声信号干扰而导致结果的错估,首先采用MUTLI软件中的超声波衍射时差法（TOFD）来检测人为的焊缝缺陷试块,得到准确的A扫图与TOFD图像;然后利用ANSYS软件模拟仿真超声波的检测过程,根据惠更斯原理建立超声波检测的有限元数值模型.将超声波的传播过程看做对试块的加载过程,从不同的节点上施加具有时间延迟的载荷,得到声压幅值图像.对比分析实验幅值图像与仿真幅值图像,两种图像的相似度很高,证实有限元仿真方法有助于超声波对焊缝的检测.从仿真的幅值图像中可以判定实验图像中的干扰信号,对检测结果的误差分析具有很大的帮助.     

聚焦探头水浸检测下的频域合成孔径聚焦技术

为了满足自动化在线定量超声无损检测(UNDT)的应用需求,解决传统相移频域合成孔径聚焦技术(SAFT)以平面探头为基础而难以适用于聚焦探头所存在的问题,开展应用于聚焦探头水浸检测的频域SAFT成像技术研究.在分析传统相移频域SAFT成像原理及建立其与时域SAFT方法等效关系的基础上,通过分析聚焦探头在焦平面前后的声程与平面探头的异同,利用上述等效关系将2种探头波达时间的差异转换为频域上的相位补偿,推导聚焦探头水浸检测信号的相移逐层递推公式,发展出一种适用于聚焦探头水浸检测的频域SAFT成像技术.仿真与实验研究表明,采用该技术解决了传统相移方法直接应用于聚焦探头水浸检测所存在的过矫正问题,在聚焦探头水浸检测中应用,具有高横向分辨率和高实时性的成像能力.     

超分辨在单脉冲雷达三维成像中的应用

超分辨方法基于信号和噪声的参数化模型,在阵列和统计信号处理中具有重要的意义,在高信噪比的情况下具有比傅里叶变换更高的分辨率．单脉冲成像要求对散射点的幅度相位有较精确的估计,文中利用超分辨算法对散射点的幅度相位进行估计,进而对目标三维成像,成像效果比基于傅里叶变换的方法要好．     

客车车轮轮辋密集型小缺陷检测方法研究

针对车轮轮辋缺陷探伤问题,通过用聚焦声束扫描成像的方法对车轮轮辋进行探伤,发现了聚焦声束扫描成像相比于普通平探头更容易探出缺陷,通过对其原因进行分析比较,提出了聚焦探头能够接收更多来自缺陷的反射波,同时聚焦声束可以提高检测的信噪比,这不仅提高了超声波探伤的效率,而且探出的缺陷更准确清晰,有利于对缺陷进行后续处理。     

改进的相控阵雷达信号检测方法

针对传统雷达信号检测方法对相控阵雷达信号检测概率较低的问题,提出了一种结合小波降噪和极值序列法的信号检测方法。该方法采用小波阈值降噪法对雷达信号进行预处理,以提高侦收信号的信噪比,利用极值序列法在高信噪比下检测精度较高的优势,完成对信号的准确检测和参数的精确估计。仿真结果表明,与传统检测方法相比,该方法在低信噪比下对相控阵雷达信号的检测概率平均提高21.8%。     

时间反转的固体火箭发动机干耦合超声检测

为解决超声检测过程中不能在固体火箭发动机壳体粘接结构表面涂抹耦合剂的问题,首先构建了一套干耦合超声检测系统,设计了具有特殊结构形式压电振子和传声杆的干耦合探头.然后提出基于时间反转的干耦合超声成像方法,分析干耦合超声时间反转聚焦原理,通过对损伤散射信号的提取、时间反转及二次加载,建立聚焦时刻的瞬态波动图,最后通过对结构微元信号幅值求和乘积两种方式对缺陷进行成像.试验结果表明,该方法能够检测出粘接结构中的脱粘缺陷,基本确定缺陷的形状及位置.     

OPCM阵列传感器及其在工程结构NDT中的应用

阵列换能器是在超声相控阵检测中实现电-声转换的传感器件,是影响无损检测(NDT)成像质量的关键因素。传统的超声相控阵换能器中存在力电参数不合理导致的结构不可设计性、驱动电压高等不足。为提高成像分辨率,设计了OPCM驱动/传感器相控阵列,并应用于铝板损伤检测。结果表明:OPCM驱动/传感器使相控阵超声损伤检测的成像分辨率优于常规的普通压电陶瓷阵列结果,研究拓展了复杂工程结构的无损检测技术(NDT)。     

基于全聚焦成像算法的骨折超声检测

全聚焦成像算法是一种基于全矩阵数据处理的合成孔径成像技术,因其具有成像精度高等优点成为近年来的研究热点。与传统诊断设备相比,超声相控阵具有易于控制、操作简单、便于携带等特点。基于超声相控阵合成孔径技术,提出了基于全聚焦算法的骨折超声检测方法。FieldⅡ仿真实验、钢板缺孔实验和骨板裂纹实验都成功地定位了缺陷位置,误差分别为0,2.67%,2.86%;骨板裂纹实验检测出骨板裂纹深度和宽度,误差分别为6.67%和5.33%。实验结果表明,该方法在临床骨折检测方面有很大的发展潜力。     

Lamb波相控阵结构健康监测成像技术

在分析相控阵波束指向的控制过程与介绍相控阵结构健康监测原理的基础上,利用相控阵原理控制Lamb波的时间延迟使其在结构损伤处聚焦.通过比较结构健康状态与损伤状态的传感器响应信号,获取Lamb波损伤散射信号;采用相控阵技术控制损伤散射信号时间延迟得到不同方向的信号,进而实现对结构的多方位扫描,根据扫描信号特点,将各方向的监测结果信号采用灰度图像显示.该方法在铝板结构中实现损伤的定位成像,其不仅能够精确定位损伤位置,而且能够直观清晰显示结构损伤.     

立体元图像阵列的分布式预测编码

为解决组合立体成像系统中立体元图像阵列的存储和传输问题,采用分布式预测编码的方法对立体元图像阵列进行压缩.利用立体元图像间的像素关系,将立体元图像阵列变换成子图像阵列;根据子图像阵列的规律性变化,采用最优位移预测结合PRISM分布式编码结构对子图像阵列进行分级编码.实验结果表明,所提算法的率失真性能明显优于JPEG编码标准;在立体元图像阵列分辨率一定的情况下,组合立体成像系统的显示分辨率越高,本方法的压缩性能越好,对未来高分辨率显示的组合立体成像系统具有更好的适应能力.     

Phi-OTDR技术信号处理中的特征提取方法

在相位光时域反射(Phi-OTDR)技术分布式振动信号的处理中,为了保证时间轴上的信噪比和长度轴上的作用域同时得到提升,同时兼顾保留信号特征和时域快速处理2个条件,采用了"信噪分类、信号保留、噪声归零"的方式进行信号处理.在信噪分类的过程中,首次提出利用改进的实时编码信号处理算法,在时域上对Phi-OTDR分布式振动信号数据进行时域编码和特征提取.所提方法可以同时提高长度轴上的作用域和时间轴上作用域内各点的信噪比,运算速率也得到了一定的提升.     

基于电磁超声的铝板缺陷识别方法

针对铝板中典型缺陷类型,提出基于电磁超声的铝板缺陷识别方法.通过平底孔和圆底孔人工缺陷模拟实际缺陷,使用电磁超声体波获得多组缺陷回波信号样本,采用小波邻域自适应阈值消噪方法,提升信号信噪比.从时域、频域和时频域提出多种信号特征方法,提取45种信号特征.以基于类内类间距离的类别可分性判据为评价指标,通过序列浮动前向选择算法(SFFS)搜索得到最优特征向量用于缺陷识别.采用k-折交叉确认方法确定支持向量机分类器的最优参数.试验结果表明,设计的分类器能够有效地识别文中铝板内的平底孔和圆底孔缺陷,识别正确率达到了96.7%.