复小波变换在超声信号分析中的应用

超声信号中标志实际测量目标的回波信号常常因受到由材料内部微缺陷（如裂纹、空穴、夹杂等）引起的众多回波干扰信号的干扰而难以识别。为此,本文利用复小波分析方法对实测超声信号进行了分析。试验表明,该技术成功解决了上述难题,并充分提高了超声检测的准确性。     

基于振动冲击响应法的生物力学等效仿真软质材料的力学性能测试与分析

生物力学等效仿真软质材料力学性能的研究是研制动态仿真假人过程中的重要课题。针对软质材料硬度低、模量小和极易变形等特点,以纵向振动理论和共振原理为基础,提出了采用动态振动冲击响应试验法测试硅橡胶基软质材料的力学性能,搭建了软质材料力学性能的振动冲击测试平台,分析了对测试结果可能存在的影响因素。并对3组不同硬度的硅橡胶基圆柱形试件进行了测试,求得其固有频率和弹性模量。在试验的基础上,应用有限元软件对试件进行模态分析,提取出试件的1阶固有频率。将此参数与试验结果对比,两者误差很小,验证了所提方法的有效性和可行性。测试结果还表明软质圆柱形试件的固有频率与其长度成反比,与硬度成正比,这一结论对于软质圆柱形试件的动态分析研究有着重要的意义。     

基于复小波变换的超声信号分析技术研究

超声信号中标志实际测量目标的回波信号常常因受到由材料内部微缺陷(如裂纹、空穴、夹杂等)引起的众多回波干扰信号的干扰而难以识别。另外，由于超声波能量传递的各向异性特征，在同一位置不同方向测得的超声信号中，有效回波信号出现的位置常常会在一定范围内出现漂移，从而极大地影响超声检测结果的准确性。为此，本文利用复小波分析方法对实测超声信号进行了分析，并提出了小波包络检测及互相关分析技术。试验表明，该技术成功解决了上述难题，并充分提高了超声检测的准确性。     

有限元仿真的衍射时差法缺陷超声检测研究

材料缺陷检测的缺点是超声信号容易被系统噪声污染,本文提出超声波衍射时差法的有限元仿真方法研究材料焊缝缺陷识别,应用ANSYS软件计算有限元数字模型,确定超声检测过程仿真的加载应用规则,分析直通波、衍射波和底面回波的接收时间,得到声压幅值图像,获取实验信号,并与仿真信号比较,结果显示,采用该方法评估焊缝缺陷大小和位置是有效的。     

电磁超声换能器在金属板厚度检测中的优化

为了提高电磁超声换能器（electromagnetic acoustic transducer,EMAT）在金属板厚度检测中的换能效率,利用ANSYS有限元软件对用于铝板厚度检测的电磁超声横波换能器进行三维建模与仿真.在仿真过程中,确定了电磁超声横波在铝板中的传播形状与方向,并以正交试验优化设计方法为指导,研究了电磁超声换能器的不同因素、不同尺寸对其换能效率的影响,并据此对EMAT模型尺寸进行了优化.通过实验验证,优化后EMAT得到的回波信号幅值是原始模型回波信号幅值的5倍,并且信噪比较高.     

压电陶瓷换能器的研究与应用

超声换能器基于压电材料制作,通过发射一定频率的超声信号,并接收载有介质信息的信号对目标介质进行检测.压电陶瓷的特殊性能决定了超声换能器在检测领域的应用越来越广泛.本文主要进行了压电陶瓷的特性分析及换能器的电路等效设计,分析了换能器的性能参数及在液体浓度检测中的应用.     

一种高精度超声波测距仪测量精度的研究

在超声波测距技术中,通常受温度的影响和传播声时(TOF)的检测误差,使得超声波测距的精度不高.为了提高超声波测距仪的测量精度,针对传统超声测距仪在结构上进行了改进,安装了具有温度补偿功能的标准校正器具;同时,根据回波信号的传输特征,利用小波分析法对回波信号进行运算处理,提出了基于小波包络原理的峰值检测方法.试验结果表明:这些技术显著提高了超声测距的精度并增强了超声检测的可靠性.     

基于功率谱估计的管道超声测厚研究

管壁厚度的测量是长输管道无损检测的主要内容之一,对于超声探头接收的回波信号,若采用经典谱估计法处理,则其分辨率较低.笔者采用Burg最大熵法,对超声波回波信号进行了处理,以提高谱的分辨率.模拟结果证明了该方法的正确性和实用性.     

塔机防碰撞系统中远距离超声信号消噪的研究

根据塔机防碰撞系统远距离障碍物检测需要,针对远距离超声目标检测时,传统数字滤波对回波消噪后,回波峰值位置有延迟以及远距离信噪比较低,影响目标的检测和测距准确度.提出利用小波改进的阈值函数消噪方法进行回波消噪.仿真和实验结果表明:基于改进阈值的超声回波消噪方法使回波峰值位置无延迟,可以明显提高信噪比,其去噪效果优于传统的数字滤波和小波的软、硬阈值消噪方法,适用于远距离超声测量和目标有效检测.     

基于神经网络的小波域超声信号消噪技术研究

为了提高超声无损检测（UNDT）与无损评价（UNDE）基础数据的信噪比（SNR），提出了一种基于神经网络模式识别理论的小波域超声信号消噪技术.该技术在研究材料内部散射体引起的结构噪声产生机理，以及分析传统裂谱分析(SSP)算法局限性的基础上，利用小波变换方法将原始超声检测信号分解到小波空间，并通过径向基函数（RBF）神经网络所构成的信噪分离器对信号和噪声进行识别、分离来消除噪声，得到高信噪比的超声回波信号.实验结果表明，与传统裂谱分析算法相比，该技术提高了消噪性能的稳定性，增强了湮没材料内部各类散射体散射中的缺陷回波信号能力     

活塞镶圈的计算机辅助测试

提出一种不依赖信号统计特性的描述,而是吸取了人脑识别和判决特点的信号处理方法,这种方法应用同态变换技术和模糊处理技术,提出的分类特征更为合理、简单、有效。     

超声刺激对海藻酸钠微球机械特性和释放特性的影响

为了测量海藻酸钠微球的剪切模量,并检测在超声刺激下海藻酸钠微球的机械特性和释放特性的变化,采用传统挤压方法制备海藻酸钠微球.在稳定状态下,通过压缩实验技术和Hertz理论模型分析得到海藻酸钠微球的剪切模量.采用不同的超声刺激海藻酸钠微球,通过测量其剪切模量,观察超声刺激对微球的机械特性的影响.实验对于包埋牛血清蛋白(bovine serum albumin,BSA)的海藻酸钠微球,采用Higuchi模型分析其释放特性.结果表明:海藻酸钠微球的剪切模量为42.5 kPa,超声刺激对微球的剪切模量无明显影响,而其释放速率受到超声刺激时间和功率的影响.     

特殊制备材料力学性能超声无损检测与评价方法

为了检测新材料性能和评估新制备工艺,利用超声显微无损检测系统和PVDF线聚焦超声探头,对增材制造(3D打印)和粉末冶金2种特种加工试件进行表面波波速测量,用于材料力学性能的反演.利用散焦实验测量和时间分辨法,测量试件截面不同位置、不同角度的表面波波速,获取相应位置和角度下的力学性能参数.实验所用窄探头PVDF薄膜宽度仅为1 mm,通过减少被测面积,提高了探头的分辨率.结果表明:粉末冶金材料在任意方向上的表面波波速基本一致,呈各向同性.3D打印材料不同方向表面波波速略有差异,呈现出一定的各向异性.超声显微无损检测系统可用于材料的小区域、多角度声学性能测试,实现材料力学性能的反演表征,为新材料性能检测、新制备工艺评估提供一种无损检测与评价的方法.     

软组织力学实验装置的研究

在进行生物力学实验经验的基础上，采用计算机采集和图象处理等手段，自行设计研制了一台软组织生物力学实验装置。该装置具有一套利用国象处理技术的非接触几何测量系统，以及一套计算机自动采集测量的测力系统。可以适合多种软组织的生物力学实验。     

地脉动产生机理和传播特性的研究

以福建省沿海地区场地地脉动和地基固有特性为研究对象,采用室内与现场原位测试相结合、快速傅立叶变换方法进行数据采集和处理,并采用数理统计方法对它们的相关性进行分析,间接地定量研究地脉动的产生机理和传播特性,通过震害反分析得到进一步验证.研究结果揭示了地脉动是一种以剪切波为主的体波,为地脉动体波成因理论提供了有力的支持;剪切波在覆盖层中的等效剪切波速是影响地脉动卓越周期的主要因素,覆盖层厚度、软土层厚度及刚度是影响地脉动卓越周期的重要因素;剪切波在覆盖层中的传播时间与地脉动卓越周期密切相关,能够较好地反映地脉动卓越周期的变化.     

Pilot biomechanical design of biomaterials for artificial nucleus prosthesis using 3D finite-element modeling

Pilot biomechanical design of biomaterials for artificial nucleus prosthesis was carded out based on the 3D finite-element method. Two 3D models of lumbar intervertebral disc respectively with a real human nucleus and with the nucleus removed were developed and validated using published experimental and clinical data. Then the models with a stainless steel nucleus prosthesis implanted and with polymer nucleus prostheses of various properties implanted were used for the 3D finite-element biomechanicalanal ysis. All the above simulation and analysis were carried out for the L4/L5 disc under a human worst-daily compression load of 2000 N. The results show that the polymer materials with Young‘s modulus of elasticity E=0.1-100 MPa and Poisson‘s ratio v=-0.35-0.5 are suitable to produce artificial nucleus prosthesis in view of biomechanical consideration.     

计入构件形变影响的超声波测量应力方法

根据弹塑性力学的基本原理,分析了材料在弹性应变范围内受单向应力情况下应变对超声波传播时间的影响,提出了经应变修正的超声波测量应力模型.采用基于超声波纵波回波信号的声时测定方法测试了立方体试样在无应力和有应力状态下的时间变化量,数据的重复测量误差仅为0.01%.实验证明了超声波测量应力模型的正确性和声时测定方法的可行性.通过对应变的修正,能够很好地反映出由应力引起波速变化所造成的时间变化量随应力变化的关系.     

基于人工神经网络的微合金钢力学性能预报

用人工神经元方法分析微合金钢性能、组织成份及铁素体晶粒尺寸之间关系，对某种微合金钢的力学性能、各相的分数和铁素体的晶粒尺寸之间的关系进行了研究，并通过实验数据训练了一套BP网络．结果表明，该方法是用于组织性能预报的有效方法之一，误差可以控制在5％以内．     

Wave impedance of W-Mo system composite

W-Mo composites with different mass fractions of W and Mo were prepared at 1473 K by Spark Plasma Sintering technique. The transverse and longitudinal wave velocities of the samples were accurately measured using the ultrasonic pulse echo overlap method, and the wave impedance values of the samples were then calculated. The results show that W-Mo system composites are of nearly full dense and can be regarded as a mechanical mixture system. The ideal mixture model was adopted to estimate the wave impedance of W-Mo composites. Comparisons with the experimental data demonstrate that the suggested model is sufficiently accurate to predict the wave impedance of W-Mo composites.