管道环焊缝相控超声检测系统设计

传统的单探头超声检测精度低、效率差，严重影响了管道环焊缝缺陷检测自动化程度的提高，为此将超声相控阵技术移植到管道环焊缝缺陷检测，设计了一套管道环焊缝缺陷检测系统，给出了检测系统的硬、软件设计．在硬件设计中，通过Matlab编程优化阵列换能器的参数，解决了一系列技术难点．试块和模拟管道的实验结果表明，该系统具有良好的超声发射与接收合成能力，而且对管道焊缝缺陷的检出率和缺陷定位均迭到检测要求，同时也证明了阵列换能器参数优化设计方法的可行性。     

用于油中局部放电定位的超声相控接收阵传感器的研究

基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法,研制了16×16阵元的相控超声波接收平面阵传感器.使用相控阵理论对该传感器的特性进行了理论分析,模拟实验表明,在变压器中能接收到局部放电产生的超声波频带内,阵元的接收性能是良好的.以触发压电超声波源的电脉冲信号作为时间基准,对单一的和2个同时发射的、用以模拟油中局部放电的压电超声波源进行了定位实验.结果表明,利用该传感器对压电源的定位在传感器正法线处的系统误差小于2%,且能在一次检测中实现多超声波源的定位,故该传感器可以用于变压器中局部放电的定位.     

超声相控阵声束时空控制仿真研究

超声相控阵检测技术是工业无损检测领域新的发展方向,其中相控发射与相控接收过程在整个检测过程中是十分关键的环节,在此过程中通过控制声束偏转聚焦到检测的各个区域内,从而达到对整个检测区的扫描。在研究超声相控阵检测原理的基础上,建立了声束时空控制模型,仿真研究了声束偏转与聚焦过程。     

碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法

碳纤维复合材料(CFRP)具有相对密度小、比强度和比模量大等优点,被广泛应用于航空航天、汽车等领域。碳纤维复合材料在生产和服役过程中容易产生分层缺陷,将严重影响其力学性能。鉴于此,开展了碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法研究。首先,利用超声相控阵检测仪器测量了不同大小和位置的分层缺陷超声A扫描信号;其次,通过设置A扫描信号的闸门,提取闸门内的幅值和深度信息作为表征分层缺陷大小和位置的信号特征;最后,利用提取的幅值和深度信号特征分别构建了分层缺陷的C扫描图像。结果表明,超声相控阵技术对分层缺陷有良好的成像效果,基于深度特征的图像可以准确识别分层缺陷的位置;而基于深度和幅值特征的图像用于识别分层缺陷的轮廓。     

光学相控阵扫描激光电视的设计

阐述了光学相控阵扫描激光电视的设计 ,系统采用光学相控阵扫描技术 ,可以提高扫描速度和装置的稳定性 ,扫描为直线 ,不须进行扫描轨迹的矫正 .最后通过计算机模拟计算 ,得出扫描点的对比度曲线以及相控阵调制单元上所加的补偿电压 .     

提高相控阵天线波束指向精度的方法

针对相控阵天线波束指向受数字移相器量化相位影响而偏离预定指向的问题，从理论上研究了二可能值法对相控阵天线波束指向的影响，并导出有效实用的理论公式。计算结果表明，本文所给出的理论公式是正确和有效的。     

基于感应磁场的传感器序列检测系统的研究

提出了一种基于感应磁场的传感器序列检测系统方案,探讨了其实现策略,研究了系统的控制过程、信号采集及数据处理软件,给出了系统的参数设置原则及具体零件检测实例．     

多焦点超声相控阵控制模式的优化及仿真

研究高强度聚焦超声热疗场的声场模式,采用了基于伪逆矩阵的声场合成算法直接形成了多焦点的控制模式,为焦域控制提供了新思路。利用声场快速算法对13×13二维面阵的多焦点直接合成声场模式进行计算机仿真,结果表明了多焦点虽然拓展了焦域大大降低了焦点处的声强;基于此模式采用遗传算法工具箱优化了多焦点模式的声场增益,使得声强最大限度的集中在目标体积内;用遗传算法对声场的模式控制的仿真研究表明,能达到声场控制模式优化的目标。     

基于CPLD的移动机器人导航系统设计

目前,自主行走机器人在众多领域发挥了越来越重要的作用。如在救援应用中,自主行走机器人能够深入到人类难以到达的地方获得很有价值的信息,从而为救援工作提供极大的帮助,挽救人的生命和财产。本文以救援机器人在为基础,设计了一种基于单片机的超声相控阵导盲避障系统,主要介绍系统的架构和超声相控阵导盲的实现方法。系统的主控芯片采用STM32,利用CPLD实现相控阵信号在空间的聚焦。该设计能够对地形进行简单探测,得出移动机器人可以通过的通道。该导航避障系统性能稳定,成本低,易于实现。     

基于矢量平均的相控阵天线校准方法

提出了一种适合于工程应用的新的相控天线校准算法——矢量平均法,通过一个8单元的线阵验证了该校准方法的正确性,并给出了该校准方法与常规FFT校准方法的实验结果对比情况.结果表明,在大动态下该方法具有更高的校准精度.     

双波段旋转相控阵雷达任务调度算法

针对双波段旋转相控阵雷达旋转工作的特点以及两阵面波段的不同特性,研究了一种任务调度算法。首先给出了旋转情况下的波束驻留任务的模型;其次为了体现两阵面的不同特性,提出了一种纳入空域优先级的任务综合优先级算法;对于单个阵面,采用了一种新的时间窗算法,在不显著增加时间偏移率的前提下,增加了时间利用率;最后通过工作模式调整策略,实现了雷达的抗饱和攻击;仿真实验验证了算法的有效性。     

基于听觉暂留和相位控制阵列实现环绕声

目前环绕声的获得是通过不同音箱分布各处,包围听众,缺点是接线多,不美观.现提出应用听觉暂留和相位控制阵列方法实现环绕声的新方案,可解决目前音箱分散分布,接线多,不美观的缺点,而且具有更加全方位的优点.该方案有一定应用前景.     

相控阵靶标雷达模拟新方法

提出一种模拟相控阵靶标雷达的新方法. 用机械扫描雷达模拟相控阵雷达天线的主瓣电磁辐射特性;用喇叭天线阵列雷达模拟相控阵雷达天线副瓣电磁辐射特性;通过控制机械扫描雷达和喇叭天线阵列雷达的发射机分时交替发射,模拟相控阵雷达在空间的主、副瓣交替扫描特性. 仿真结果表明,该方法可以逼真地模拟相控阵雷达天线电磁辐射特性,同时极大地降低相控阵靶标雷达的研制、使用、维护成本,加快研制周期.     

相控阵雷达波控系统移相器位数的选取

使用微分求导法,得出相控阵雷达波束跃度,并通过其与相控阵雷达移相器的阵内移相量和半功率点波束宽度之间的关系,提出了一种移相器位数选取的标准,通过取不同的移相器位数对相控阵雷达波束覆盖程度的影响和仿真其雷达波束扫描方向图进行比较,验证了其合理性和适用性。     

卷积-脉冲响应法在线性相控阵中的应用

运用卷积-脉冲响应法来模拟线性相控阵换能器的近场声场,并分别计算了阵的声束纯聚焦和偏转聚焦时的脉冲响应,以及峰值声压的轴向包络线.分析结果表明,该方法可以作为对近场声场进行分析的有效工具.     

相位麦克风阵列后处理算法的数值模拟研究

相位麦克风阵列技术是最近十年快速发展起来的一种声学实验技术,旨在精确地识别和定位出噪声源,反演出每个声源的频率、位置和幅值信息。该技术在国外得到了快速发展和广泛应用,而在国内仍处于起步阶段。相位麦克风阵列技术的核心是数据后处理算法。发展了一套数据后处理算法程序,进行了相关的数值模拟研究。结果显示,该算法程序能够比较精确地识别和定位出声源信息,为今后进一步的实验研究和工程应用打下了基础。     

相控阵雷达最优波位编排策略仿真算法

相控阵雷达波位编排传统方法难以评价任意波束跃度下的覆盖率、重复率、空域多遍扫描时的累积检测概率、最小扫描时间。为了解决该问题,分析了波束指向、波束跃度、波束宽度和脉冲积累时间的耦合关系,提出了基于点阵图元的波束截面建模方法;建立了求解波位编排最优化问题的两个基本模型,给出了基于遗传算法的最优波位编排仿真流程,在案例中得以验证及应用。结果表明,通过联合运用两个模型,可实现波位编排可视化仿真及指标计算,可获得资源浪费少、累积检测概率高的最优策略。     

基于时差的管道内检测器定位系统方位角估计方法

针对卡堵的管道内检测器需要进行定位的问题,提出了基于声达时间差原理的方位角系数估计方法,并对估计误差进行了理论分析.该方法利用平面四元十字阵对目标声信号进行采集,无需提前标定声音在土壤中的传播速度或者增加传感器的数量.将采集到的各路声信号进行时延估计后,通过时延估计值的四则运算即可得到方位角估计结果.实验数据表明,该方法具有较高的估计精度,可以获知卡堵的管道内检测器的方位,方便下一步的准确定位工作,具有较好的应用前景.     

基于孔径分割的相控阵雷达认知成像调度算法

在相控阵雷达资源调度研究领域,关于时间资源的分配已较为成熟,然而对于孔径资源的分配方面尚有待深入研究。针对相控阵雷达成像任务的调度问题,提出了一种基于孔径分割的多目标认知成像调度算法。首先对目标的回波特征进行认知,计算出目标成像所需占用的时间资源、孔径资源及综合威胁度;然后根据反馈信息,对多个成像任务进行合理调度;最后利用基于压缩感知的稀疏孔径ISAR成像方法对各个目标进行成像,实现多个任务在孔径上并行,在时间上交替执行。仿真实验表明,在保证成像质量的前提下,基于孔径分割的自适应调度算法能够提高成像任务的调度成功率与雷达系统的资源利用率。     

Inspection of pipeline girth welds with ultrasonic phased array technique

A novel automatic ultrasonic system used for the inspection of pipeline girth welds is developed, in which a linear phased array transducer using electronic scan is adopted. Optimal array parameters are determined based on a mathematical model of acoustic field for linear phased army derived from Huygens＇ principle. The testing method and the system structure are introduced. The experimental results show that the phased array transducer system has the same detectability as that of conventional ultrasonic transducer system, but the system architecture can be simplified greatly, and the testing flexibility and the testing speed can be improved greatly.