EM-ACO算法及其在多重超声回波参数估计中的应用

针对EM算法在估计多重超声回波参数时存在收敛速度慢和迭代结果强烈依赖于初始值的缺点,将蚁群算法应用到多重超声回波参数估计的EM算法中,提出一种新的多重超声回波参数估计算法——EM-ACO算法.该算法结合EM算法和蚁群算法的优点,不仅可以改善EM算法估计多重超声回波参数时估计结果强烈依赖于初始值的缺点,有效提高EM算法的收敛速度,而且可以获得更高的参数估计精度.根据超声回波的高斯回波模型,应用EM-ACO算法,在不同的信噪比条件下,对多重超声回波的参数向量组进行估计.仿真结果表明:EM-ACO算法能在各种不同的初始值条件下,以较少的迭代次数估计出多重超声回波的参数向量组,并且具有较高的估计精度.     

基于遗传算法和高斯牛顿法的超声回波信号参数估计

在超声回波信号参数估计中,如果高斯牛顿法选取的迭代初值接近参数向量的真实解,则容易找到最优解;如果初始值远离最优解,则高斯牛顿法不收敛或者只收敛到局部最优解。针对高斯牛顿法对迭代初值敏感的问题,提出了遗传算法和高斯牛顿法结合的参数估计方法。该方法充分利用遗传算法善于进行全局搜索和高斯牛顿法善于进行局部快速搜索的优点,首先使用遗传算法求出超声回波信号的参数初值,然后利用这组初值进行高斯牛顿法迭代搜索。仿真结果表明,基于遗传算法和高斯牛顿法相结合的方法,具有收敛速度快、精确度高的特点。     

基于小波变换的多普勒胎儿心率检测研究

为了解决从超声多普勒胎儿心脏回波信号中提取胎音信号时,去除各种干扰和噪声的问题,分析了超声多普勒回波信号的特点,应用了基于小波变换的阈值去噪方法,并对该方法的去噪阈值和原始噪声方差的估计进行了研究.在实际应用中对该阈值算子的系数作了改进,使得该算法能根据实际信号的强度、噪声的方差以及分解的层数,自适应地得到不同尺度的去噪阈值.通过对实际超声多普勒回波信号的处理,信噪比比传统滤波法提高至少5倍以上,能有效地提取出胎儿心音信号,较准确地计算出胎儿心率值.     

钢中非金属夹杂超声检测的计算机模拟

建立了钢的二维有限元计算机模拟模型,对钢中含有大理石和石英玻璃夹杂缺陷时的超声波传播进行了模拟研究.由波场快照图清晰的显示出不同夹杂对声波传播的影响;通过时域A扫描曲线上底面回波到达时间计算出的区域厚度和实际相符,从而验证了模拟结果的正确性;重点底面回波进行了频谱分析,通过各种频域特征量和灵敏频率可以识别出不同材料的夹杂.模拟结果对实际应用有一定的参考价值.     

管道缺陷超声导波监测信号匹配追踪去噪

采用超声导波进行管道缺陷监测过程中混入干扰噪声严重影响缺陷反射回波的提取和识别,提出了一种新的管道缺陷超声导波监测信号匹配追踪去噪方法。将Hanning窗调制的正弦波激励信号经过时间平移和幅值调制作为基本原子形成自定义过完备波形字典,对管道缺陷超声导波监测信号进行匹配追踪稀疏分解,提取其中有效成分进行信号重构,经多次迭代实现信号去噪。对有限元数值模拟和实际管道缺陷监测信号分别采用传统小波阈值和提出的匹配追踪法进行去噪处理,结果表明,当信噪比较低时匹配追踪法明显优于小波阈值法,即使在干扰噪声完全淹没缺陷反射回波的场合,仍然可以提取出清晰干净的缺陷反射回波信号,为正确分析和评估现役管道安全运行状况提供了一条新的途径。     

基于左截断右删失数据的Lomax分布形状参数估计

Lomax分布是数理统计中一种重要分布,基于EM算法及极大似然法研究了左截断右删失数据下Lomax分布的参数估计,推导出参数的迭代式,并应用随机模拟对参数迭代式进行模拟检验,结果表明,迭代式能够快速收敛,估计值精确度较高.     

金属材料内部非金属夹杂超声检测的数值模拟

在金属材料内部夹杂物的超声检测中,如何通过检测获得的回波信号辨识夹杂物的属性和位置,一直是其重点和难点问题.通过建立包含夹杂物缺陷的二维金属板模型,采用有限元数值模拟的方法,对材料内部超声波场进行计算,获得了两种最典型的夹杂物Al2O3和TiN,以及二者在材料内部不同深度时的超声回波信号.研究了夹杂物类型和夹杂物深度对超声回波时域波形以及对界面波、夹杂物缺陷回波和底面回波频谱分布的影响规律.     

TMS320C5402数字IIR滤波器的超声回波信号检测

通过对IIR滤波器结构分析,制作了超声回波信号高速采样系统,并基于TMS320C5402数字IIR滤波器,对超声回波信号进行了降噪处理.结果表明,与不经过IIR滤波的数字采样相比,应用该方法可以较好恢复超声回波信号,这对超声信号的在线检测有一定实用意义.     

高频超声在变幅杆件中传播损耗的测试

应用2.5 MHz超声探头,在两组不同尺寸阶梯形变幅杆中获得了相同测试条件下的超声回波信号.再利用数字示波器对信号进行采样,得到了数字化超声回波时域信号.根据傅里叶变换理论,得出了回波信号的波形和功率谱图,进而发现超声能量在这些不同尺寸变幅杆中谐振频率附近传播衰减的规律.结果表明,变幅杆放大系数大,从一端传递到另一端的平均声能量密度大.超声在阶梯形变幅杆中传播,其谐振频率附近回波功率谱线幅度与变幅杆几何尺寸有关.     

套管井中仪器偏心对超声回波的影响

根据声波在介质中的传播理论和换能器的声学特性，对在套管井中仪器处于不同偏心情况下的超声回波进行了模拟，研究了偏心对超声回波的影响，并进行了实验验证。数字模拟和实验结果表明：仪器偏心不仅会引起回波信号幅度的变化，而且会导致频谱的改变，当偏心大于４ｍｍ时，对回波的影响比较明显；为了保证套管井测井资料的可靠性，仪器偏心应小于３．５ｍｍ。     

活塞杆摩擦焊接头的超声检测及缺陷二维重构

针对活塞杆摩擦焊接头的未熔合缺陷,采用超声无损检测方法对部件接头进行检测并提取了含噪声的超声回波信号,利用小波降噪法对含噪声缺陷信号进行了降噪处理,通过多位置、多点检测的方法对未熔合缺陷进行了二维轮廓重构.结果表明:1)通过优化小波阈值降噪算法的参数提高了回波信号的信噪比,可以提升检测的有效性与准确性;能实现对缺陷信号...     

一种精密测量超声波传输时间的方法

针对超声波传输时间精密测量的要求,提出了一种精密测量超声波传输时间的方法.该方法以高分辨率高精度A/D和高速FPGA作为硬件核心,保证了超声波回波信号采样数据的高分辨率和实时性.精密测量超声波传输时间的软件算法综合了整个超声波回波信号采样数据,利用细分插补算法精确计算超声波传输时间的终点时刻,保证了超声波传输时间测量的高精度.实验表明,该方法能够在不增加生产成本的前提下,达到ns级,乃至ps级的超声波传输时间精密测量.     

基于FFT算法的超声波泥沙测量

采用数字手段测取了超声波信号的衰减系数,通过衰减系数可得出含沙量。数字信号处理技术首先必须将回波信号的平均频率参数离散化。在计算的过程中,一般采用DFT处理技术,但直接用DFT进行谱分析和信号实时处理又不切实际,所以使用了时间抽取的优化实数FFT算法,该算法在保持直接FFT算法速度的前提下减少了程序量。     

基于虚拟仪器的超声Doppler管道低流速测量

传统的超声Doppler流量计在管道流量测量中会遇到无法判断流速方向和低流速测量困难等问题。该文基于虚拟仪器平台,将Doppler信号解调到15kHz的中心频率,并运用Zoom-FFT算法对其进行高精度选带频谱分析,然后进行加权平均频率估计,得到被测流体的平均流速及方向,实现了一个新的超声Doppler流量测量系统。超声波探头外夹安装在充满流体介质的不锈钢管道上进行流量测量,实验结果表明该系统不仅可以正确分辨流速方向,还能测量低达0.02m/s的流速,在判断流速方向和低流速测量上比传统超声Doppler流量计更为有效。     

超声测距系统的高精度中心椭圆算法

描述了基于新型驱动电路和低噪声程控放大器的超声测距系统.驱动系统的设计从硬件角度提高了回波信号的信噪比和稳定性.基于能量重心校正法和最小二乘法的原理,提出了一种改进型椭圆中心超声回波寻峰算法:通过曲线拟合搜索椭圆中心点,即回波信号能量集中点,进而找到回波信号的峰值点.测试比较证明,与包络线法和三次多项式法相比,此算法测量相对误差稳定在0.2%,适用高精度工业测量.     

基于超声相控阵平面波检测的金属指纹标签识别系统

重要物品被伪造替换将造成重大损失. 文章提出了超声指纹标签的概念,利用超声相控阵平面波检测采集每个金属材料独有的超声回波,将其保存为指纹标签,与形状材料完全一致的仿制件混淆后,利用指纹标签识别算法准确识别出目标物体. 结果表明,超声相控阵识别系统可以稳定提取金属样品的超声信号,快速计算其超声指纹标签,并准确完成目标样品的识别,为贵重物品的保护和识别提供了新的方法.     

基于最大熵谱估计的超声检测回波频谱分析

最大熵谱与传统FFT谱比较具有谱线平滑、分辨率高等优点.论述了最大熵谱估计的原理、方法及其在复合材料粘接质量超声检测中的应用.研究中采用最大熵谱法对回波信号进行频谱估计,确定回波中心频率,进而利用谱移法根据中心频率变化幅度判断界面的粘接质量.实验结果表明将最大熵谱估计用于复合材料粘接质量超声检测回波的处理中,更有利于缺陷特征的提取及检测水平的提高.     

应用于超声测距的小波变换滤波算法

有效的滤波算法是提高超声测距精度的关键之一。小波变换具有时频联合分析的能力,采样点处的各级小波系数反映了其频率成分的分布情况。该文提出了一种基于小波变换的超声回波滤波算法。对原始数据进行离散二进小波变换,然后将各点的小波系数同理想回波信号的小波系数进行相关运算,利用得到的相关系数区分噪声和回波所在区段,然后对噪声的小波系数进行收缩处理,从而实现滤波。利用该算法对自制的超声测距装置采集到的回波数据进行了滤波处理。结果表明:其滤波效果要优于经典的小波阈值法,信号信噪比提高了6～9dB,数据中混有的大幅值噪声得到了有效抑制。     

复合材料多界面脱粘超声检测技术

本文分析了各种复合材料多界面脱粘检测技术的优缺点，如X射线照相、X射线CT、超声脉冲回波技术、超声穿透技术和超声谐振技术等．提出了能够检测金属基复合材料多界面脱粘的“板波诱发波超声检测技术”的原理，并在实际试件上进行了研究，给出了第一界面、第二界面、第三界面的脱粘检测结果和两个界面的脱粘检测C扫描图像．