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多重超声信号处理技术及应用研究

张樯  
【摘要】:超声检测技术凭借穿透力强,灵敏度高,设备轻便等优点被广泛应用于现代工业各个领域中。在金属构件的超声探伤过程中,我们主要是通过分析接收到的多重超声信号来对缺陷进行定位、定量、定性分析,然而目标信号往往都夹杂在噪声等一些干扰回波中,影响了我们对有用信号的准确判断,所以要想得到清晰有效的目标信号,必需对接收到的多重超声波进行加工和预处理,因此研究多重超声信号的处理分析技术,具有非常深远的意义。多重超声信号处理技术研究主要集中于对采集到的信号进行噪声处理和目标信号特征提取这两个方面。由于多重超声信号属于非稳态的时变脉冲信号,分析研究这类信号时,需要获取其瞬时频率信息,因此本课题从适合非线性非稳态信号分析和处理的小波变换方法和经验模态分解方法(Empirical Mode Decomposition,EMD)入手,在研究上述两种时频分析方法的根本上,重点对这两种方法应用在多重超信号处理中进行分析研究,并进行了比较。实验仿真结果证明了EMD方法根据信号本身不同尺度的波动或趋向一层层解析出来,对其进行平稳化处理,特别适合非线性非稳态信号的分解处理。在上述研究的基础上,本文提出了基于EMD的多重超声回波阈值去噪新方法,并且利用仿真实验表明采用新方法去噪后的信号,信噪比明显提高,均方误差减小,平滑度提高,去噪效果好于传统的去噪方法。最后提出基于能量算子的多重超声信号时间识别方法,利用能量算子提取降噪后信号包络,最后对包络进行参数估计,实验证明,信号的降噪预处理使得该算法适用于低信噪比的状况下,而且基于包络的参数估计减少了计算量,精度也得到了提高,具有良好的工程应用性。


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