管道泄漏源定位中最优小波基变换研究

针对压力管道通孔型泄漏源互相关定位的声发射（AE）信号降噪问题,进行了小波变换系数重构泄漏信号的最优小波基的选取工作。首先分析了管道通孔型泄漏信号的声学特性;然后使用短时傅立叶变换分析了泄漏声发射事件的发生时间,用于获得其在该时间段内的基本时域波形,同时对比基本时域波形与标准小波基的相似性删选出合适的小波基;进一步,通过分析小波变换定位泄漏声发射事件的频率分布确定最优小波基。同时考虑到声速对定位管道泄漏的影响,对管道声速进行现场测量标定。最后以最佳小波基的小波变换系数作为重构信号开展基于互相关的定位实验。实验结果表明,选择横波的波速作为管道检测的声速时,最佳小波基为“morlet”的小波变换系数作为重构信号能够很好地剔除噪声提高管道定位精度。     

基于时间差映射方法的钢板声发射源定位

采用常用的到达时间法进行声发射源定位时,需假设波速恒定且声源与传感器的传播路径连续,然而在实际应用中,板中沿不同方向传播的声发射信号的传播速度可能不一致.据此,本文提出一种基于时间差映射的声发射源定位方法,该方法采用预构建数据库的方法,无需考虑波在板中的传播速度不一致及波的传播模态等问题,对传感器在板中布置的位置不做严格要求.该方法通过人工模拟声发射源,记录信号到达每个传感器的时间,求出不同传感器路径的到达时间差,在生成的时间差等高线图中筛选误差范围内的等时间差值,采用最小差异法寻找实际声源数据和训练映射数据之间差值最小的点,也就是声发射源的位置.本次实验在钢板上布置4个声发射传感器,随机选取8个点进行实验验证.对比到达时间法,时间差映射法的定位误差由1. 41%降至0. 38%,此方法的声源定位更加准确.     

桥梁声发射检测中的噪音特征及除噪技术研究

为了研究桥梁声发射检测中的噪音特征,并得到相应的除噪方法,在一座预应力钢筋混凝土公路桥的箱梁内部进行了声发射试验.通过对环境噪音声发射信号的波形图分析、参数关联分析、以及声发射源平面定位时定位组传感器所接收信号的逻辑分析,得到了环境噪音声发射信号的基本特征,并总结了相应的除噪方法.研究表明,通过设置合适的采集门槛以及采集频率范围,可以达到很好的除噪效果,另外,在进行声发射源定位时,利用声发射信号参数的逻辑关系分析,可以进一步滤除已经形成事件的环境噪音,同时,对定位图进行聚类,可以使聚类中心更趋于声发射源.     

激光诱导热裂切割玻璃的声发射信号监测技术

现阶段各个领域对玻璃切割质量的要求越来越高,作为一种新兴的切割技术,激光诱导热裂相对于传统切割有很大优势,但在切割过程中裂纹扩展轨迹会偏离预定的路径。若要改善这种偏离现象,切割时需要通过对裂纹扩展状态的实时监测来确定补偿策略,而声发射作为一种无损检测方法在此方面有着巨大的优势。本文在激光诱导热裂切割玻璃过程中,会产生声发射现象。针对激光诱导热裂切割玻璃过程中产生的声发射信号针对此声发射信号进行了模态分析和小波包分析,确定了最优的小波基及分解尺度选择的依据。在实验中,通过对传感器进行优化布局并采用时差定位方法对裂纹尖端位置进行了定位分析。在此基础上,进行了激光诱导热裂切割玻璃声发射信号监测实验研究,探求了AE信号特征与裂纹扩展状态两者之间的联系。     

噪声环境下基于小波熵的声发射识别

针对声发射技术在旋转机械故障检测中的强噪声干扰问题,提出了一种基于小波熵的声发射检测算法.该算法首先给定一个合理的阈值.对声发射信号进行小波分解.然后进行分帧处理,使信号在较短的时间间隔内保持特性基本不变,从而求出每一帧信号的小波熵.通过比较每一帧信号的小波熵值与阈值的大小,判断该信号为声发射帧还是噪声帧.为了检验算法的检测效果,在转子实验台上获得碰摩声发射信号.并在测试数据上叠加不同信噪比的高斯白噪声和非平稳噪声,进行声发射识别.实验结果表明:该算法具有较高的识别正确率;在低信噪比环境下,通过调整阈值的可调参数可以有效提高识别的正确率.     

基于Morlet小波结构健康监测中的时间延迟

在构建基于声发射的被动结构健康监测系统的基础上,采用铝板为实验材料,根据Lamb波在薄板材料中传播具有频散特性,计算出纵波速度和横波速度.采用LabVIEW软件记录初始信号和处理信号参数,通过LabVIEW和Matlab接口,由Matlab进行Morlet小波变换,通过等高线选择合理的能量频率,应用能量波峰来计算不同传感器接收到信号的时间延迟,使其能够用于结构损伤的精确定位.最后通过对GFRP和CFRP复合材料的监测验证了本系统的适用性.     

混凝土不同深度裂纹对声发射波传播特性影响

为探究混凝土中不同深度裂纹对声发射波传播特性的影响,开展了不同深度裂纹的混凝土试件声发射试验,研究了不同深度裂纹对声发射波传播特性的影响,并进一步分析了不同深度裂纹存在对损伤信号的定位修正问题.结果表明：随着裂纹深度的增加,声发射信号的损伤变大,声发射波速降低.声发射低频段信号0～62.5 kHz能有效识别不同深度裂纹对声发射信号传播的损伤.基于不同深度裂纹对声发射信号的损伤变化规律,建立了考虑不同深度裂纹影响的修正波速关系模型,与传统时差定位方法相比,该方法对声发射源的定位更精确.     

大型常压储罐底板的声发射在线检测

基于大型常压立式金属储罐底板在线声发射检测及定位的原理,针对声发射检测过程中因声源性质不明确导致的罐底完整性评价结果不准确的问题,采用小波分析方法对罐底声发射信号进行了分解．通过提取声发射信号在不同小波分解频带上的特征频谱系数,与声发射波形参数共同作为BP神经网络学习样本集的特征向量,对神经网络的模式识别性能进行了优化．采用该神经网络对罐底裂纹、腐蚀、泄漏、机械噪声和电磁噪声等不同性质的声发射源进行判别时,其正确识别率均在90％以上,使基于声发射在线检测技术的储罐底板结构完整性评价技术更趋于完善和实用化．     

小波尺度谱在AE信号特征提取中的应用

通过分析典型声发射信号及其特征提取,将小波尺度谱引入到声发射故障诊断领域,首次提出了声发射信号的小波尺度谱分析法。给出了小波基函数及其参数的选取,克服了声发射信号小波尺度谱的时、频分辨率不能同时达到最好的缺陷。将小波尺度谱用于声发射检测的滚动轴承损伤类型及部件的识别,诊断结果十分直观、清晰、准确。仿真分析和实验研究均表明小波尺度谱能有效应用于基于声发射技术的状态监测与故障诊断。     

铺面材料性能诊断与评价中的声发射技术

为充分运用声发射测试技术,实时动态感知铺面结构层内部的损伤信息,全面揭示其变形破坏全过程的演化机制,从声发射源定位、声发射信号处理、参数分析、铺面材料声发射技术应用等方面,系统地回顾与梳理了声发射技术的关键要点、研究进程与发展前景.声发射源定位方面,归纳了传统迭代算法、线性方程、智能模型的原理及优劣;声发射信号处理方面,介绍了小波变换、HHT等巩固信号波形特征与降低噪声干扰的方法;声发射参数分析方面,阐明了反映声发射过程的参数类型和非线性特征及参量耦合作用下损伤本构方程;铺面材料声发射特性的研究,分别凝练了混凝土和沥青混合料在不同受力条件、环境作用、材料组成等影响因素下声发射阶段性的变化规律和特征行为.实践表明:声发射技术能够补充和完善现有路面损坏检测技术,且能有效实现铺面材料内部损伤实时监测与诊断及其性能的定量与定性评价.     

破茬圆盘刀点蚀声发射信号的小波消噪方法的研究

分析了破茬圆盘刀点蚀声发射信号及小波变换的特点,以说明小波变换是适合于点蚀声发射信号处理的一种方法。利用小波的多分辨分析对声学信号中参杂的噪声进行抑制,使声发射数据满足"规则化"的要求;同时为减少声发射点蚀实验对环境的依赖发挥重要作用。实验结果证明小波分析对声发射信号具有良好的去噪效果。     

钢筋混凝土材料损伤的声发射信号处理

针对钢筋混凝土材料试件进行了加载破坏试验,采用小波变换对现场采集到的混凝土断裂过程中的声发射信号进行分析处理。试验结果表明用小波变换进行消噪处理,噪声消除效果显著,提高了声发射信号对结构健康监测的准确性,为实际监测钢筋混凝土材料的损伤提供了依据。     

Characterizing Acoustic Sources in Pressure Vessels

IntroductionThe challenge of acoustic emission testing is theinverse- source problem,i. e.,to find thecharacteristics of an acoustic emission(AE) sourceby analyzing the AE signals,including thelocation,nature,and severity for pressure vesseltesting. Linear,planar,and 3 - dimensional sourcelocation techniques based on time differences areable to find active defects[1] ,but are unable tonondestructively evaluate the vessel condition.Theaim of AE signal processing is to obtain a completedescrip…     

不同岩石声发射定位算法及其实验研究

应用声发射定位技术实验研究了不同加载方式下不同岩石(花岗岩、砂岩)破裂过程中内部裂纹扩展的三维空间演化过程;对Geiger定位算法和单纯形定位算法的定位原理进行了分析,并对两种定位算法的定位精度进行了探讨.研究表明:声发射定位事件直观反映了裂纹萌生、扩展的动态演化过程,声发射事件的定位结果与岩石试样的实际破坏模式非常吻合;单纯形算法的定位精度要高于Geiger算法,但定位的声发射事件数少于Geiger算法.在基于声发射定位技术对岩石失稳破裂过程进行研究时,可根据具体情况选用定位方法,也可通过两种或多种定位算法的对比分析来获得更精确的定位结果.     

基于相关分析的金属板声发射源定位方法研究

通过试验研究声发射信号在金属板中传播的特性,对试验中的模拟声发射源进行定位分析．通过对一钢板进行模拟声发射试验,获取了40组声发射试验数据,对采集信号的波形进行互相关分析,对声发射信号源进行定位计算．通过对各组试验数据进行分析,比较实际测得的声发射源位置和通过计算所得到的声发射源的位置,结果表明采用相关分析法对声发射源进行定位是可行的．     

氧化铝陶瓷磨削金刚石砂轮磨损的声发射监测

阐述了声发射监测工程陶瓷磨削的研究进展,发现目前对金刚石砂轮磨损监测研究基本上是选取声发射信号均方根(即有效值)进行分析,且金刚石砂轮磨损状态的声发射监测准确率不高.为提高金刚石砂轮磨损状态的声发射监测准确率,设计了氧化铝陶瓷磨削声发射实验,并采用支持向量机建立金刚石砂轮磨损状态的分类模型.分析发现氧化铝陶瓷精密磨削中声发射信号最强频谱能量在30~40kHz频段.金刚石砂轮轻度磨损、严重磨损钝化和修锐之后的磨削声发射信号频谱有明显不同;而且磨削声发射信号小波分解系数的方差值能够很好地反映金刚石砂轮磨损状态.结果表明采用磨削声发射信号的小波分解系数方差作为支持向量机判别金刚石砂轮磨损状态的输入特征,金刚石砂轮磨损状态分类测试的准确率达100%.     

LMD和改进小波阈值去噪的轴承声发射信号故障诊断

针对机械故障声发射信号特征提取的问题,提出了一种局部均值分解(local mean decomposition,LMD)和改进的小波阈值去噪相结合的方法;并应用于滚动轴承的故障诊断。首先,把改进小波阈值与三种小波阈值去噪方法进行比较分析。通过仿真信号表明,改进小波阈值方法能更为有效地去除噪声。其次,采用LMD方法将原始轴承故障的声发射信号分解,分解为若干个乘积函数(production function,PF)的线性组合,通过相关系数原则选取能够反映故障特征的PF分量,利用改进小波阈值去噪法对选出的PF分量进行进一步去噪。最后,对去噪后的声发射信号进行包络谱分析,诊断轴承故障的位置。通过滚动轴承单一故障和耦合故障的声发射实验验证了该方法的有效性。     

基于声发射信号的铣刀运行可靠性评估

研究了基于声发射方法的Logistic回归模型的铣削过程中刀具可靠性评估.从试验数据分析得出铣削过程的声发射信号和切削力信号,与刀具磨损量具有较强线性相关性,是刀具性能退化监测的有效方法.运用小波包分解提取声发射信号的能量,选取与刀具磨损相关的频带能量作为特征指标.将应用切削力和声发射两种监测方法建立的可靠性模型与仅用声发射监测的可靠性模型进行对比发现,两个模型都较为准确地评估出了刀具在铣削过程中的可靠度指标,而基于声发射可靠性评估模型更为方便,在实际切削力不易获得的情况下,运用此方法能够进行刀具的可靠性评估与寿命预测.     

金属罐形容器罐底声发射信号的检测研究

基于小波包分析和神经网络的声发射信号缺陷检测方法,提出采用区间小波包分解与能量距相结合作为声发射信号的特征向量,取代了传统的“小波包-能量“特征提取方法,并以金属罐形容器罐底缺陷诊断为例验证了该方法的有效性.结果表明,基于区间小波包能量距的神经网络特征提取方法更好地利用了缺陷信号的主要频带和小波包分析的时频信息,与传统方法相比,能大大简化检测系统的复杂度,提高容器的检测识别率.