基于超声相控阵的煤岩界面识别研究

煤矿综合机械化开采中的煤岩界面识别问题属世界性难题.利用煤与岩的声阻抗差异以及相控阵技术,提出了基于超声相控阵的煤岩界面识别方法.在分析煤样与岩石的声速和超声波衰减系数等参数的基础上,基于非均质散射场理论,建立超声相控阵煤岩识别模型.开展了多种频率的超声相控阵对不同类型煤岩模型的扫描检测数值模拟研究,获得了煤岩界面的回波信号和超声相控阵成像图像,实现了煤岩界面的识别.结果表明:基于非均质散射场声场理论的超声波相控阵煤岩模型构建与仿真方法的正确性;超声相控阵方法可应用于煤岩界面的识别研究.     

机载相控阵雷达多重中脉冲重复频率值的选择

文中首先讨论了任意面向机载相控阵脉冲多普勒雷达在采用空时二维自适应处理（ＳＴＡＰ）时，距离盲区和多普勒盲区的成因及其可能范围的估算，然后根据Ｍ／Ｎ检测准则提出了一种多重中脉冲重复频率（ＭＰＲＦ）值的快速选值算法，同时给出了一个具体的设计实例。     

基于相位迁移的超声相控阵聚焦扫查成像方法

为了提升超声阵列的检测能力，提出一种相控阵组合处理成像的方法。在多孔碳钢试块上进行了相控阵检测实验，并提取了平行聚焦扫查信号和单发单收时域信号。为了提高信号的信噪比，对信号进行了峰值提取、包络、差值等处理。在重构的扫查数据中引入相位迁移成像方法，并与目前主要的阵列成像方法进行了量化对比。对比结果表明，这种组合成像方法可以提升图像的质量和精度。在检测密集排布的多孔碳钢试块过程中，相控阵聚焦扫查相位迁移成像方法相对于传统相位迁移成像方法和相控阵时域合成孔径成像方法，11个横孔缺陷图像的信噪比平均提升了12.98和18.85 dB,缺陷面积误差平均降低了3.74%和4.05%。新方法具有更高的图像质量和检测精确度。     

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。     

采用喷泉码和自适应调制的多中继传输机制

提出一种采用喷泉码和自适应调制的多中继传输方案,并给出相应的多中继选择算法.首先对结合喷泉码的几种调制方案的吞吐量进行分析,给出不同信噪比情况下的最佳调制方案,并分析衰落信道下自适应调制的性能;然后将喷泉码和自适应调制技术应用于多中继传输方案中,给出一种中继选择算法,并详细分析该方案的传输时间和能量消耗性能;最后对该传输方案进行仿真,并与其他传输方案的性能进行比较.仿真结果表明,该传输方案可明显改善系统的数据吞吐量,缩短系统的传输时间.     

机动目标跟踪波形和检测门限自适应算法

由于现有雷达目标跟踪波形和检测门限自适应算法大多围绕以距离、距离率作为量测的一维运动目标展开,忽略了角度对目标跟踪的影响,从而无法对目标进行跟踪定位。为此,提出一种杂波背景下针对二维机动目标跟踪的雷达波形和检测门限联合自适应算法。首先,对传统基于时延-多普勒分辨单元的理论作进一步扩展,设计出一种包含距离-距离率和方位为量测的具有“棱柱”结构的分辨单元;然后,给出了包含波形参数和检测门限的量测误差协方差的联合近似表达式;最后,利用认知雷达思想,以滤波误差协方差的迹最小为代价函数自适应选择下一时刻的波形参数和检测门限,以提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,波形和检测门限联合自适应算法的跟踪性能要明显优于传统的固定参数跟踪算法。     

多层包扎尿素合成塔无损评价方法

利用声发射技术对一台多层包扎尿素合成塔进行了检测和整体性状况评价,并用超声相控阵成像方法对声发射集中定位源进行了复验.试验结果表明,声发射能够有效检出深环焊缝中存在的活性缺陷,超声相控阵技术能实现活性埋藏缺陷的精确定位和测量.采用以声发射技术为主,结合超声相控阵技术的无损检测方法能够实现带有深环焊缝的多层包扎容器的无损评价.     

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.     

医学超声编码激励技术研究进展

超声编码激励通过发射具有编码形式的超声信号,可以有效提高医学超声成像系统的信噪比、帧频和探查深度等性能指标.为了给医学超声成像系统的研究与设计提供参考,对目前编码激励的研究成果进行了总结.在介绍编码激励基本原理和发射编码序列基本特性的基础上,介绍了编码激励在信噪比增益、激励码型和组织非线性效应方面的理论研究进展,之后针对编码激励技术在传统B型成像、弹性成像、高频超声成像、高帧频成像、合成孔径成像、血流成像、谐波成像及消除超声图像杂斑等多个技术方面的应用情况进行了评述,最后对编码激励技术的发展前景进行了展望.     

多层包扎尿素合成塔无损评价方法

利用声发射技术对一台多层包扎尿素合成塔进行了检测和整体性状况评价，并用超声相控阵成像方法对声发射集中定位源进行了复验.试验结果表明，声发射能够有效检出深环焊缝中存在的活性缺陷，超声相控阵技术能实现活性埋藏缺陷的精确定位和测量.采用以声发射技术为主，结合超声相控阵技术的无损检测方法能够实现带有深环焊缝的多层包扎容器的无损评价.     

一种改进的天波雷达短时舰船目标检测方案

针对天波雷达在短相干积累时间(SCIT)下多普勒分辨率低,舰船目标检测能力下降的问题,提出一种AR模型与峰值信杂比-特征值分解(PSCR-EVD)相结合的方案,即SCIT-AR-PSCR-EVD舰船目标检测方案.该方案首先采用低阶AR模型对SCIT回波进行预处理,使慢时间采样序列长度延长一倍,从而提高多普勒分辨率;然后将相邻通道回波按照距离方向重组,采用PSCR-EVD算法自适应抑制海杂波.理论分析与试验数据验证结果表明,该方案有效提高了SCIT回波的多普勒分辨率,可实现短时低可探测舰船目标检测.     

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)。     

旋转相控阵雷达多普勒及波束补偿技术研究

针对采用数字波束形成技术（DBF）的大阵面方位机械扫描雷达通道间目标回波多普勒频率差异大和方向图调制的问题,提出了旋转相控阵雷达多普勒及波束补偿的方法．首先分析多通道旋转天线的多普勒差异及机械扫描调制成因,然后给出对应的多普勒及波束两方面的补偿方法,最后通过仿真实验验证了方法的有效性．仿真结果表明,与不采用多普勒及波束补偿方法对比,采用本文所述方法后,目标所在检测单元多普勒维能量更加集中,改善效果明显;目标所在检测单元幅度也有明显提高．     

压力管道对接环缝相控阵检测的可靠性分析

为研究超声相控阵检测技术应用于压力管道对接环缝检测结果的可靠性,选取φ273 mm×13 mm的20号钢管对接环焊焊缝进行研究。焊缝区域分成长度相同的6个区域,其中分别预埋5种缺陷。使用相控阵设备、射线装置和衍射时差法超声检测设备,分别对焊缝进行检测。采用相控阵设备测量各缺陷的相关数据,并与射线检测所得缺陷长度和x轴定位数据进行对比,同时与衍射时差超声检测法所测缺陷自身高度数据进行对比。结果表明,相控阵超声检测技术应用于压力管道焊接缺陷检验可靠性较高;在焊缝返修和缺陷记录方面,相控阵超声检测技术的综合能力优于衍射时差法超声检测技术和射线检测技术。     

基于星载混合相控阵MIMOSAR的多方向测绘带成像及二维DBF处理

为解决图像模糊和图像混叠的问题,提出了将混合相控阵MIMO雷达与SAR相结合(混合相控阵MIMO SAR)的多方向测绘带成像方法,且提出二维数字波束合成(DBF)处理技术以实现无模糊宽测绘带高分辨率成像。首先建立该方法信号模型,推导了混合相控阵MIMO SAR的实际控制矩阵。然后针对多方向成像易造成图像混叠和距离模糊的不足,提出俯仰向自适应DBF算法,实现了图像混叠部分的有效分离且对模糊有很好的抑制。最后利用方位向加权对带外模糊置零。仿真结果表明该二维DBF处理技术的有效性。与星载双向和相控阵多向成像方法相比,该方法工作方式更灵活,能够满足多功能星载SAR的要求。     

基于MIMO技术的相控阵雷达及目标检测方法

针对传统的相控阵雷达存在的高硬件复杂度问题,提出了一种基于多输入多输出(MIMO)技术的相控阵雷达系统(MIMO-LPC).首先建立了MIMO-LPC雷达的信号模型,对MIMO-LPC系统特性进行了分析,在此基础上给出了MIMO-LPC回波相位补偿以及目标检测方法.利用仿真数据对所提出系统和目标检测方法的有效性进行了测试.测试结果表明,采用恒虚警目标检测方法,MIMO-LPC的检测概率与相控阵雷达的检测概率基本相同,从而证实了所提出系统和检测方法的有效性.该系统为减少大型远程相控阵雷达的经济成本提供了一种方法     

一种脉动流速测定方法

本文介绍的是利用CDL-79型超声多普勒流速仪提取脉动流速讯号,进行适当处理后,输入TQ-16型电子计算机记录、计算脉动流速数值的方法。上述讯号处理方法实际上是一种频率变化量输入电子计算机进行记录和统计计算的方法。这种讯号处理法还可作其它输出频率变化量的仪器进行讯号数理统计分析之用。例如其它超声多普勒流速仪、风速仪、超声多普勒血流计等均可用此法求得各种数理统计特征值或图表。     

基于AFAM纳米多孔氧化硅薄膜超声幅值成像的试验研究

为研究原子力声学显微镜(atomic force acoustic microscopy,AFAM)技术检测纳米多孔氧化硅薄膜的超声幅值成像的影响因素,通过基于AFAM技术的谐振频率检测及超声幅值成像系统,试验得到了纳米氧化硅薄膜和纳米多孔氧化硅薄膜的前2阶接触谐振频率及其超声幅值成像,分析试验过程中的参数如激励频率、扫描频率对稳定性的影响及超声激励对纳米摩擦力的影响.试验结果显示,超声频率会影响超声幅值成像的对比度,超声激励降低了扫描过程中的摩擦力.     

基于自适应第二代小波的超声回波信号特征识别

文章针对强噪声背景下液压系统压力超声检测回波信号特征识别问题,构造了一种识别该类信号时域特征的自适应第二代小波方法。该方法以第二代小波为基础,以超声回波信号的峭度大小为目标函数,选择每层自适应匹配超声回波信号特征的第二代小波预测器和更新器,利用选择的预测器和更新器对信号进行预测和更新运算;根据每层自适应第二代小波分解的超声回波信号噪声水平,选取自适应匹配超声回波信号噪声特点的降噪阈值,对信号进行降噪和恢复,提取信号时域特征。该方法成功地准确识别出超声回波信号回波至点的时刻和时间间隔特征信息。结果表明,第二代小波自适应阈值方法对强噪声背景下超声回波信号特征的识别效果优于经典小波方法。     

超声相控阵实时检测系统的研制

基于超声相控阵原理,研制了用于无损检测的实时检测系统,提出了超声相控阵检测系统的有效结构,该结构由一块主板、一块主控板和八块超声触发/接收板组成.通用串行总线(USB)的应用,提高了数据传输速率,简化了硬件接口复杂度.实验结果表明,该系统满足无损检测的需要.