融合Radon变换的孔边裂纹Lamb波定位成像研究

基于不同模态Lamb波与孔边裂纹相互作用的基本原理,聚焦不同模态Lamb波波包飞行时间精确检测问题,以各向同性板中的孔边裂纹为研究对象,开展了融合Radon变换的孔边裂纹Lamb波定位成像研究。首先,使用宽频chirp信号激励稀疏传感器阵列产生Lamb波,并采集通孔散射信号作为基线信号,采集孔边裂纹散射信号作为缺陷信号。其次,对chirp响应信号进行滤波处理,优化选取窄带单音频脉冲响应信号的中心频率和调制周期数。然后,对基线单音频脉冲响应信号进行Radon变换,得到优化后的群速度和偏移时间,并计算出Lamb波波包飞行时间。最后,使用椭圆定位成像算法对孔边裂纹进行定位成像,并将成像结果与名义群速度法的结果进行对比。结果表明,使用Radon变换可以准确获取Lamb波波包飞行时间,提升了不同模态Lamb波对孔边裂纹缺陷的检测能力。     

基于波包分解的主动Lamb波结构损伤监测方法

主动Lamb波结构健康监测研究中,监测信号的质量易受到环境参数变化以及人为操作误差的影响。在分析Lamb波传播特性以及主动Lamb波结构损伤监测技术原理基础上,研究采用波包分解方法获取Lamb波损伤散射信号。通过相关运算,从损伤结构响应信号中分离出健康响应信号部分,实现损伤散射信号的获取。给出了方法的基本原理和实现过程。结合时间反转损伤成像监测方法,在真实环氧玻璃纤维复合材料板结构上进行了实验验证,并与传统损伤散射信号获取方法进行了对比。实验结果表明,该方法能够较好的消除环境参数变化等误差对监测信号带来的影响,具有较好的实用性。     

基于波包能量的裂纹扩展监测实验研究

采用主动Lamb波监测技术对铝板结构中的疲劳裂纹扩展进行了实验研究.首先通过布置在结构中的压电片激发并采集Lamb波信号.然后分别把Lamb波信号的原始信号、信号包络及其特定尺度上的小波系数模值定义为波包,并建立了不同定义下波包能量的计算公式.将结构在裂纹扩展过程中传感器所接收的Lamb波So模式波包能量与健康状态下所得到的波包能量进行对比,得到每个裂纹扩展阶段的能量差,将其归一化后得到相应的裂纹损伤特征参数.最后通过实验分析得到该损伤特征参数与裂纹扩展程度之间的对应关系,从而揭示出Lamb波随裂纹扩展的变化规律.实验结果表明,利用上述方法所得到的裂纹损伤特征参数随裂纹扩展表现出特定的变化规律.该规律对于裂纹监测的进一步研究具有促进作用.     

图像合成在超声兰姆波层析成像中的应用

在兰姆波层析成像中, 由于数据采集系统结构的局限性,致使所得数据不完全,从而引起重建图像的质量下降.图像合成是一种重要的增强图像信息的方法.将图像合成技术引入兰姆波层析成像中,在不同换能器布置方式下对含缺陷板材进行采样,并利用联合迭代重建(SIRT)算法重建缺陷,然后使用均值合成、平方根均值合成和几何均值合成法分别对所获得的图像进行合成.实验结果显示,合成之后的图像视觉上更接近于缺陷的真实形状,而通过对图像质量参数的定量化分析进一步证实了合成之后的图像质量得到显著改善.     

流体饱和的多层多孔媒质中的漏兰姆波

A general model for describing leaky Lamb wave propagation in multi-layered fluid-saturated porous media immersed in liquid is proposed in this letter. Numerical results of leaky Lamb wave modes in a fluid-staurared porous plate immersed in water are presented. A new symmetric Lamb wave mode S01 is discovered. Some characteristics of leaky Lamb modes in layered porous plate are also discussed.     

LEAKY LAMB WAVES IN MULTI-LAYERED FLUID-SATURATED POROUS MEDIA IMMERSED IN LIQUID

ＬＥＡＫＹＬＡＭＢＷＡＶＥＳＩＮＭＵＬＴＩ┐ＬＡＹＥＲＥＤＦＬＵＩＤ┐ＳＡＴＵＲＡＴＥＤＰＯＲＯＵＳＭＥＤＩＡＩＭＭＥＲＳＥＤＩＮＬＩＱＵＩＤＺｈｏｕＹｕｆｅｎｇ１）ＷａｎｇＹａｏｊｕｎ１）ＭａＬｉ２）ＧａｏＴｉａｎｆｕ２）（１）Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ...     

基于U-Net的矿山微震初至拾取研究

初至到时拾取是微震数据处理中基础而又重要的环节,关系到整个微震监测系统的精度与可靠性。因此,为了解决传统初至拾取方法存在拾取效率低和拾取精度差的问题,引入深度学习方法,构建U型神经网络(U-Net)来预测三分量矿山微震数据P波、S波和噪声的概率分布,并根据概率峰值提取其初至到达时间。实验结果表明：本文算法的拾取结果准确度高且误差范围较小,与AR pick (auto regression pick)算法相比,其拾取结果具有明显的优越性。所构建的初至拾取模型可用于矿山动力灾害微震监测,解决微震监测的瓶颈问题,为矿山安全生产风险智能监测预警提供强力技术支撑。     

管道中Lamb波两维FFT模式分析

利用两维FFT对管道中传播的Lamb波模式进行了分析。两维FFT系统包括激光探针，数字示波器，移动平台，计算机等。由激光探针实现空间采样，由数字示波器实现时采。借助于本系统，我们从实验上分析了铝管中传播的Lamb波模式。实验结果与理论计算比较可以看出，两维FFT方法可以有效的管道中传播的Lamb波模式进行定量分析。同时可以看出边缘激发的方法可以用于实现单一模式的激发。     

利用小波变换提高地震波初至拾取的精确度

众所周知,折射静校正是中国西北地区地震资料处理中十分重要的环节,而准确地拾取初至又是折射静校正的基础.然而,这些地区的地震记录中,初至波却常常受到各种干扰的影响,使得其波形发生畸变,从而导致初至拾取不准确.文章首先分析了最常见的引起初至波难以准确拾取的情况,并提出了初至拾取预处理的方法.具体采用小波阈值去噪并结合连续小波变换的方法,恢复初至波的最大振幅波形,并突出初至波的起跳时刻,从而提高初至拾取的准确度.通过理论模型研究和实际资料试算表明,该方法具有很好的应用前景,它对于目前常用的拾取初至起跳时刻和拾取初至波最大峰值时刻的两类拾取方法,都具有非常重要的意义.     

基于小波变换自适应匹配的高速铁路牵引网故障单端行波定位法

为减少高速铁路牵引网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高高速铁路牵引网故障行波定位的准确度,提出了基于小波变换自适应匹配的高速铁路牵引网故障行波定位方法。该法结合小波变换奇异性与相似性算法,对行波信号进行分析,提取小波函数多尺度分解结构重构的高频信号进行故障行波定位。行波波头到达时间由该高频信号经相似性算法分析,获取特征值点位置计算。行波的传播参考速度由模拟实验分析结果所得。现场测试故障行波数据分析表明,该高速铁路牵引网故障行波定位方法能有效提取故障行波特征,并消除行波传播色散特性影响,定位误差<100 m。     

基于Lamb波无基准方法的裂纹检测

传统的结构健康监测技术容易受到温度、振动噪音等与结构缺陷无关的因素影响.为了克服这一缺陷,发展了一种基于传递阻抗的无基准裂纹检测方法.该方法既不需要基准数据,也不需要损伤阈值,而是利用裂纹导致的Lamb波模式转换效应和PZT极化特性从两组并排的PZT元件间获取传递阻抗,通过比较传递阻抗的能量来判断裂纹是否存在.仿真和实验表明,该方法无需选择最优的激励频率和采样时间即可实现对裂纹的检测,具有较强的鲁棒性和适用性.     

超薄双层胶结复合结构低频超声类兰姆波定征方法

提出用低频超声类兰姆波定征方法来估计超薄双层胶结复合结构各层的纵波声带、横波声速、厚度和密度等参数,采用超声耦合剂耦合方式,结合超声漏类兰姆波频哉分析方法获取复合结构类兰姆波色散曲线,提出以色散特性为基础的低频超声类兰姆波定征方法和在最小二乘意义下以色散同工线为基础的反向算法对超薄双层胶结复合结构进行参数估计,进上步分析了影响估计准确性的各种因素,研究了低频超声类兰姆波定征方法对超薄双层胶结复合结     

基于小波变换模极大值的橡胶薄层厚度超声检测

为解决同一薄层界面处的各次反射回波在时域上不可分离导致无法测厚的问题,提出利用小波变换模极大值对橡胶薄层超声回波信号奇异点进行检测的方法.信号奇异点构成模极大值曲线,极大值曲线产生周期性,相邻的极大值曲线对应入射时基体/橡胶界面和反射时橡胶/基体界面回波信号的到达时间,其差值为超声波在橡胶薄层中传播时间的2倍,取其平均值,计算出橡胶薄层的厚度.仿真结果表明,该方法的相对误差均在10%以内.经实例验证该方法是可行的.     

一种改进的声发射P波到时自动提取算法

岩石破裂过程中的声发射(AE)监测技术已广泛应用于岩石工程领域,声发射信号的到时提取是深入开展岩石力学声发射研究的基础和关键.为了获取更为准确的声发射信号P波到时,在前人研究的基础上,提出了一种改进的Pphase-Picker声发射P波到时自动提取算法并对其原理进行详细描述.选取1000个典型声发射波形,对比分析了几种到时自动提取算法的计算结果,表明改进的算法不仅可以获取更为精确的P波到时,还可以获取到时提取误差的估计值.     

矿山微震信号小波分析与研究

 针对目前人工信号识别技术和傅里叶变换在分析识别矿山微震信号时的局限性,提出Matlab小波工具箱分析方法。首先对矿山实际监测到的干扰矿震信号进行小波变换,对小波分解之后的矿震信号进行频谱分析,结果表明能够准确地观察到信号的突变点,确定矿震信号P波初到时,从而更加精确得出矿震震源的位置和能量大小;其次对受干扰矿震信号进行小波消噪,同时对小波分析的4种阈值降噪方法进行分析对比,发现无偏似然估计阈值效果最好,显示了小波分析的强大消噪功能。研究结果表明,小波分析具有良好的矿震信号识别效果和消噪能力,是矿震信号处理和分析的一种有效方法。     

液—固密度比对漏Lamb波色散特性的影响

基于对液体载荷固体板中漏ｈａｍｂ波传播模复波谱的计算，研究了液—固密度比对漏Ｌａｍｂ波色散特性的影响．计算结果表明，当液体密度接近固体密度时，一般认为的漏Ｌａｍｂ波和自由界面的Ｌａｍｂ波色散曲线基本一致的假设是不正确的．增大液—固密度比将导致漏Ｌａｍｂ模之间的相互作用，并发生部分漏Ｌａｍｂ模的重合、互易和分离现象．当液体密度从极稀薄向极稠密交大时，漏Ｌａｍｂ波的色散曲线从自由界面的Ｌａｍｂ模向法向位移为零的滑移突持边界条件的情况过渡．     

声波测井套管胶结质量模拟检测

根据固井质量刻度实验井群的设计要求，介绍了在实验室内制作不同密度、不同声速下地层模拟试块的制作方法，在室内对套管水泥界面质量进行了模拟检测实验，并进行了Ｌａｍｂ波和纵波的测试试验。结果表明，用Ｌａｍｂ波可以检测套管外有无阻尼介质，纵波可以检测套管与水泥环的胶结效果。     

一种含噪声多模态调频调幅信号的提取方法

针对结构健康监测过程中的Lamb波多表现为复杂的多模态调频调幅信号,而无法实现对其模态成分进行精确提取的问题,提出了一种计算信号各模态在短时傅里叶平面上频率宽度的方法.通过对调频调幅信号的短时傅里叶变换能量分布的深入分析,将拟重构的模态成分宽度分为瞬时带宽区域和加窗旁瓣区域两部分,解决了影响模态提取精度的关键问题,从而利用时频变换的逆变换重构区域系数,实现了调频调幅信号成分模态的精确提取.通过对模拟信号提取误差的对比验证分析,由调频调幅模态的提取结果表明了该方法的有效性和鲁棒性.     

基于兰姆波技术的液体密度声传感器

在考虑晶体的压电性和各向异性基础上,从声的波动理论出发,对叉指换能器在液体－压电晶片界面上兰姆波的激发理论及基性质进行了研究,分析了兰姆波对液体密度变化的敏感情况,提出了一种基于兰姆波技术的测量液体密度微小变化声传感器,根据传感器敏感液体的特点,对其进行实验分析,取得了较好的效果。实验结果表明,这种传感器具有良好的性能。     

超声回波参数的高斯与牛顿迭代法计算

应用超声回波模型,对检测目标的超声回波进行模拟,在模拟过程中应用高斯与牛顿法迭代出估计参数.结果表明,该算法能以较少的迭代次数计算出向量参数,但对模型中到达时间初值设定较为敏感,这可用常规方法(互相关或小波变换、遗传算法等)解决.