金属材料小缺陷超声反射信号建模及识别

为了能从含噪声金属材料超声检测信号中有效识别出微小缺陷回波,建立了金属材料超声反射信号模型并提出了基于相关系数的微小缺陷回波识别方法。对含微小缺陷金属材料超声脉冲反射信号的成分进行分析,建立了基于散射声场与高斯回波理论的优化超声回波模型。设计了超声缺陷回波位置识别方法。该方法对超声脉冲反射信号去噪后,取探头发射脉冲信号为参考信号;然后与去噪后的信号逐段求解相关系数;最后对该相关系数序列进行阈值化处理,获得缺陷回波在超声回波信号中的位置。将利用上述优化超声回波模型生成的超声反射信号及其频谱与实验获得的金属材料超声反射信号及其频谱进行了对比,结果表明:两者的时频域特征具有一致性。当将阈值设定为相关系数序列最大值的60%时,能够有效从超声背散射信号中识别出金属材料微小缺陷回波。

基于超声背散射信号递归分析的金属材料微缺陷识别

为了能有效识别金属材料超声检测信号中的微小缺陷回波,使用递归分析方法对检测信号进行分析。通过对超声波背散射信号进行建模,说明其组成要素。在超声检测信号中,缺陷回波信号会对系统的递归特性产生影响。使用递归分析对含0.8mm平底孔人工模拟缺陷的直径为120mm低碳钢棒材试块实验采集的背散射信号和无缺陷背散射信号进行了研究。截取试块检测信号中的背散射信号部分,通过合理的参数选择对其进行递归分析并绘制递归图。通过与实验采集的无缺陷信号的递归图进行对比,发现缺陷信号会在递归图中产生明显的白色交叉条纹带。使用递归定量分析进一步研究了含缺陷背散射信号的递归特征量,结果表明捕获时间(TT)、确定率(DET)与递归熵(ENTR)这三项特征量对缺陷信号比较敏感,在缺陷位置处均会出现明显的峰值。

复杂曲面工件的超声无损检测系统研制

为了实现大型复杂曲面工件的自动化缺陷检测,开发了超声无损检测机器人系统。论述了复杂曲面工件的超声检测原理、检测机器人系统模型、分布式的系统控制模式。工件检测试验表明,该系统具有较好的稳定性、可靠性,检测精度高、效率高,能达到工业生产的要求,在大型复杂曲面工件的超声检测中有良好的应用前景。

棒材缺陷超声自动检测系统的研制

针对棒材自动化超声水浸检测的特点,采用计算机测控系统实现了对棒材中心、近表面缺陷的检测。介绍了棒材超声检测试验台的总体结构及相应的软硬件设计方案。

碳纤维复合材料孔隙率便携式超声无损检测系统研制

针对航空工业碳纤维复合材料板材的孔隙率检测,研制了便携式超声无损检测系统.介绍了检测理论模型,构建了系统硬件体系结构.实验表明该系统可以C扫描图像和直方图方式进行检测结果输出并给出检测报告,结果准确率达到99.3%,能够快捷、方便地完成碳纤维复合材料板材孔隙率的检测,非常适合现场使用.

含沟槽湿式离合器接合特性数值与试验研究

为了研究工况参数对湿式离合器接合特性的影响规律,基于Navier-Stokes方程、KE粗糙接触理论和传热理论,针对含沟槽湿式离合器建立接合特性综合数值模型.利用自主研制的离合器试验装置,针对接合压力、润滑油(ATF)温度、相对转速、渗透性和沟槽等影响因素进行正交试验.结果表明,接合压力不仅影响接合时间且对扭矩有影响,压盘接触瞬间的扭矩抖动取决于接合压力稳定性,接合完成瞬间的扭矩抖动是由动静摩擦系数差异造成的;润滑油温升高,黏度降低使粗糙峰接触延迟造成接合时间增长,接合扭矩减小;转速越高,接合时间越长;渗透性越高,油膜厚度下降越快,接合响应速度越快;沟槽宽度越大,接合扭矩的幅值越小,接合时间越长.初始油膜厚度越大,接合初始阶段的油膜剪切扭矩越小.

大曲面工件的超声测量技术研究

为了解决航空航天领域大曲面工件的数字化测量难点 ,采用单个超声探头脉冲反射法对大曲面工件的外形进行测量 ,获得了工件表面的形状特征数字化信息 .试验结果表明 ,该测量方法具有测量范围大、成本低 ,速度快和工作可靠等优点 ,满足了大曲面工件精确测量的要求。

基于小波免疫系统的超声无损检测数据判读研究

根据小波包分析和人工免疫系统的原理,提出了一种基于小波免疫系统的超声检测缺陷分类判读系统。针对小波包分析的特点,将其用来对超声回波信号进行分析,获取信号特征向量作为原始数据,利用匹配算法对原始数据进行自我-非我分析。将此系统应用到航空锻件缺陷分类判读中,取得了良好的效果。

神经轴突导向因子3E与颅内动脉瘤介入栓塞术后1个月不良预后的关系

目的研究颅内动脉瘤患者血清神经轴突导向因子3E(semaphorin 3E,Sema3E)水平与颅内动脉瘤介入栓塞术后1个月不良预后的关系。方法本研究为前瞻性单中心队列研究,连续纳入2020年6月~2022年1月广西壮族自治区民族医院介入手术治疗颅内动脉瘤102例,其中11例被剔除。收集临床及影像学资料,入院后采集外周血,利用酶联免疫吸附试验测定血清Sema3E水平。均行血管内介入弹簧圈栓塞或支架辅助弹簧圈栓塞治疗。主要结局为介入治疗1个月后的格拉斯哥结局评分(Glasgow Outcome Scale,GOS),预后良好定义为GOS评分4~5分,预后不良定义为GOS评分1~3分(严重残疾、植物状态生存或死亡)。利用单因素及多因素logistic回归分析评估预后良好组与预后不良组间临床特征及血清Sema3E水平的差异。结果研究纳入的91例颅内动脉瘤年龄(59.9±11.0)岁,预后良好组70例(76.9%),预后不良组21例(23.1%)。预后不良组术前格拉斯哥昏迷评分(Glasgow Coma Scale,GCS)(9.4±4.5)显著低于预后良好组(13.3±2.5)(P<0.001),Hunt-Hess分级(3.6±0.6 vs.2.0±1.3,P<0.001)和血清Sema3E水平[(6.21±1.58)μg/L vs.(4.38±1.77)μg/L,P<0.001]均显著高于预后良好组。logistic回归分析显示Hunt-Hess分级(OR=7.150,P=0.003)、采用支架辅助弹簧圈栓塞(OR=15.777,P=0.010)、血清Sema3E水平(OR=1.756,P=0.027)是颅内动脉瘤介入治疗不良预后的独立影响因素。结论颅内动脉瘤患者血清Sema3E水平与病情严重程度关系密切。血清Sema3E水平是动脉瘤患者介入治疗的预后影响因素,高Sema3E水平可作为预测动脉瘤介入治疗后不良结局的生物标记物。

气垫带式输送机专用风机的试验研究

依据 GB 12 36 - 85“通风机空气动力性能试验”、 GB/T 2 888- 91“风机和罗茨鼓风机噪声测量方法”和GB 10 178- 88“通风机现场试验”,结合气垫带式输送机供风系统的性能要求和使用特点 ,介绍了气垫带式输送机专用风机的空气动力性能试验、噪声试验和现场试验的方法。

基于自适应小波阈值的超声信号消噪

在铝合金锻件的超声无损检测中为了消除晶粒散射引起的相干噪声,通过建立缺陷回波检测数学模型,提出了一种基于新阈值函数的Stein无偏风险估计自适应消噪方法.利用新的阈值函数得到离散小波变换各尺度下的小波系数,对小波阈值进行最小均方误差意义上的迭代,基于小波系数估计值进行离散小波反变换以得到信号的估计值,通过反复迭代运算得到缺陷回波的最优消噪模型.对含缺陷铝合金锻件的超声信号处理实验结果表明,与常用的固定硬、软阈值相比,自适应消噪方法能够更好地去除散射噪声及增强缺陷信回波信号.

形态滤波方法在振动信号降噪中的应用

针对在旋转机械振动信号采集过程中引入的噪声污染和基线漂移等问题,采用形态开-闭和闭-开组合运算对染噪的振动信号进行处理.采用形态滤波方法对振动信号进行降噪处理,无须考虑振动信号的频谱特征.在对信号进行基线漂移校正时,所取直线结构元素的长度为采样信号周期长度的一半即可,但是为了得到更好的效果,可以将结构元素取得长一些.为消除信号中混入的尖峰脉冲干扰,结构元素的长度应该远小于待滤波函数的长度,并大于干扰脉冲的宽度.通过在仿真信号中加入不同的噪声干扰检验形态滤波方法的降噪能力,并将形态滤波方法用于现场信号的降噪处理,处理后的信号较好地保持了原信号的特征,说明该方法具有良好的滤波降噪效果,而且算法简单,便于工程现场的使用.

超声检测中曲面重构和路径规划方法研究

针对自由形状曲面工件超声检测中存在探头难于对准曲面法线方向和检测效率低的问题,提出了一种非等参数超声检测路径生成算法.对于CAD模型未知的曲面工件,首先采用超声波测距原理对工件进行仿形测量,然后应用B样条方法重构工件的曲面模型,最后根据重构的CAD模型用非等参数算法生成检测路径.该算法采用近似等弧长方法对参数曲面重新进行参数化,使曲面上各扫描点之间的弧长间距近似相等.应用结果表明,与等参数超声检测轨迹生成法相比,使用非等参数方法生成的扫描点间距分布更合理,在满足检测要求的情况下扫描点数明显减少.该算法能保证超声波入射方向和各扫描点曲面的法线方向一致,提高曲面工件的检测精度和检测效率.

基于小波免疫系统的车辆总成故障检测

匹配算法。根据小波分析和人工免疫系统的原理 ,提出了一种基于小波变换和免疫系统的故障诊断系统。针对小波分析的特点 ,将其用来对非稳定信号进行分析 ,获取信号特征向量作为原始数据 ,利用匹配算法对原始数据进行己 -非己分析。将此系统应用到车辆总成故障诊断中 。

厚截面复合材料局域孔隙超声检测方法

采用超声脉冲反射法对厚截面复合材料局域孔隙缺陷进行检测,提取超声背散射信号进行分析。结果表明,在材料近表面区域可能产生共振结构噪声,孔隙会导致结构噪声频率降低、幅值减小;在远表面区域的背散射信号恢复正常状态,孔隙则会导致较小幅值回波的出现。在此基础上提出了基于背散射信号处理的局域孔隙识别方法。对近表面信号使用改进S变换生成时频系数矩阵,再计算信号主频极小值及增益来识别孔隙。对远表面信号则先进行小波变换模极大值去噪,再使用改进S变换生成时频系数矩阵,最后计算信号主频极大值及增益来识别孔隙。对厚截面复合材料平板和曲面试块的实验表明,使用该信号处理方法可以有效识别厚截面复合材料局域孔隙缺陷。

基于信息谱熵的支持向量机机械状态识别

特征提取是机械状态识别的重要内容。分析了机械振动信号的频谱特征,将二维信息谱熵作为机械状态的特征指标,应用到轴承的状态监测,直观地辨别出正常和故障两种状态。进一步将二维谱熵作为支持向量机(SVM)分类器的输入量,结果表明SVM具有良好的分类能力和计算效率,可以满足在线监测的要求。

基于声束追踪的变厚度曲面工件超声探头位姿规划

针对传统变厚度曲面工件穿透法自动超声检测时各检测点声压变化大、信噪比低等问题,将多元高斯声束叠加声场建模方法引入曲面工件超声检测系统,建立接收声场数学模型,分析了检测参数对接收声压的影响,仿真与试验表明接收声压对探头姿态十分敏感,常规方法中探头位姿与声束路径间存在的小角度不可忽略,提出了基于声束追踪的探头位姿规划方法。针对双三次B样条曲面工件,先以常规方法确定发射探头位姿,然后从发射探头开始,追踪系统中声束,确定接收探头位姿。实际应用表明,与常规方法相比,基于声束追踪的探头位姿接收到的信号强、信噪比高,检测更精确。

基于经验模态分解和S变换的缺陷超声回波检测方法

为对金属材料超声无损探伤中的微小缺陷回波进行检测,建立了金属材料背散射信号模型,讨论了调幅回波模型的中心频率估计的无偏性,并提出基于经验模态分解(EMD)和S变换的缺陷回波检测方法。首先对原始信号作EMD,通过时间尺度滤波重构信号,实现初步去噪;为抑制EMD去噪后信号的信噪混叠现象,执行基于S变换和最大类间方差法的去噪算法,进行二次去噪,得到信噪比较高但缺陷回波幅值衰减较大的信号。最后采用二次S变换修正二次去噪中因S变换导致的缺陷回波幅值降低量。对仿真信号和实际棒材检测信号的处理结果证明了该方法在去除噪声和缺陷回波检测方面的有效性。

变厚度曲面构件超声检测灵敏度补偿

为了解决变厚度曲面构件超声检测灵敏度补偿问题,提出声场计算与试验测量相结合的补偿方法.描述了单个高斯声束在介质中传播及穿透曲界面时的声场变化,根据自动探伤时探头位置、工件厚度和形状,利用多元高斯声束叠加方法,推导出水浸穿透法超声检测系统接收声场模型.在实际应用中,考虑介质吸收、散射引起的衰减,衰减系数通过试块插入取代法测量出.采用修正后的接收声场模型可以预测不同检测参数下的接收声压,准确计算出各点接收声压的衰减,进行灵敏度补偿.试验结果验证了该方法的正确性和实用性.

变厚度碳纤维复合材料孔隙率超声衰减模型

根据超声波透射法检测原理,在一定的假设基础上,针对层数不同的层板碳纤维复合材料,建立了孔隙率与材料层数、超声衰减量的关系模型,利用5组不同层数样本试块的孔隙率和超声衰减量的试验数据,给出了基于模型的孔隙率拟合公式。分析和试验结果表明,拟合公式具有一定的精度,满足工程检测的要求。该模型可用于检测同批次下不同层数复合材料的孔隙率,且不需要制备大量的试验样本,既方便快捷又节约成本。在此基础上,对模型进行了修正,建立了变厚度层板复合材料孔隙率与材料厚度、超声衰减的关系模型,并对模型进行了讨论,该模型适合于大曲率半径结构件。