基于FFT及IFFT的超声波相位差检测方法

噪声和波形畸变是影响超声波相位差检测精度的两大主要原因,也是在时域中构建相位差检测模型必须要解决的关键问题。提出一种非整周数据整周期化的算法,在获取两路超声波A/D数据后,首先对非整周期采样数据进行插值,将非整周期采样的数据转化为整周期采样数据,之后将整周期数据经过快速傅里叶变换(FFT)在频域中滤除噪声和波形畸变后,再通过快速傅里叶逆变换(IFFT)由频域回到时域中进行相位差检测。实验数据表明,采用FFT及IFFT的时域-频域-时域变换的超声波相位差检测法,其相位差检测精度明显优于时域法相位差检测精度,当选用12位A/D采样超声波数据时,相位差的检测标准差<0.01°。

面向在线测量的亚像素提取与实验验证

为解决亚像素提取时间过长以及解决不同材质的灰度图像对亚像素提取精度影响的问题,提出了一种几何重心法的亚像素提取算法。几何重心法首先通过相关分析获取整像素值,在整像素值附近对3×3的相关值进行几何差值,再通过重心算法实现对亚像素的快速提取。为验证几何重心法,采用光栅微移动平台对不同摄像头距离、不同背景光、不同材质的灰度图条件进行了亚像素对比实验,实验结果表明,相比于传统曲面拟合法和梯度法,几何重心法在亚像素提取时间、抗干扰能力以及误差等方面都具有明显的优势,特别是亚像素提取时间仅为其他算法的1/5或更少,满足了在线测量的实时要求。

几何重心法亚像素提取算法研究

研究了一种基于显微图像的几何重心法亚像素提取算法,用于实现超低转速的在线测量。首先根据显微图像法将超低转速的转动测量转换为平动测量;然后利用提出的几何重心法的亚像素提取算法,解决了目前常用的曲线拟合法和梯度法的亚像素提取时间长、抗图像干扰能力弱的问题。几何重心法的核心是在整像素提取的基础上,在3×3的像素范围内,分别计算参考像素灰度值与提取的整像素灰度之差的指数值,在获取的3点指数值上,利用几何重心法提取出亚像素值。通过光栅基准平台微位移抓拍图像的验证,提出的几何重心法比曲面拟合法、梯度法用时短,平均用时<0. 2 s,提取的亚像素值的标准差<1/1 000像素,满足了超低转速在线测量的基本要求。

双A/D采样的跨尺度光栅微纳测量算法与实现

光栅通过细分实现高分辨率测量,光栅细分数与A/D转换位数有关。针对目前低价位A/D采样芯片存在的A/D转换位数高则采样速度低或A/D转换位数低则采样速度高的特点,提出了一种跨尺度的光栅微纳测量方法,该方法通过高速A/D采样实现光栅快速测量,通过高转换位数A/D采样实现慢速微纳测量。为解决双A/D采样与细分的跟踪问题,设计了基于双A/D采样的二路细分算法,一路为判定算法,判定算法是以高速A/D采样值作为细分采样值,另外一路为测量算法,测量算法中的细分采样值是动态分配的,当判定算法的细分值和细分增量值满足跟踪条件时,测量算法中的采样值为慢速A/D采样值,否则为高速A/D采样值。实验数据表明,采用上述测量方法,可以任意组合两种不同转换位数与采样速度的A/D芯片,以满足不同需求的跨尺度光栅测量要求。

基于相位辨识的金属探测方法

在管网建设、修路建轨等过程中,时常会出现损坏墙体里的暗线、地下的光缆和金属管道等问题,金属探测器的使用可以有效地避免这些问题。针对目前市场上的金属探测器使用幅值检测手段易出现'误报'状况的特点,提出了一种基于相位辨识的金属探测方法,该方法通过分析金属探测器激励信号与接收信号的相位差值,即在线圈移动时,某一时间窗内,激励信号与接收信号的相位差值都明显偏离无金属时的相位差值,则可确定这一时间窗对应的位置有金属的存在。此方法是对金属探测器的激励信号和接收信号进行傅里叶变换和逆傅里叶变换处理后进行相位辨识,可以有效抑制瞬间干扰,大大降低了'误报'的可能性。通过3种不同结构的线圈组合和不同质量金属进行对比实验,结果表明,单激励线圈与单接收线圈更加契合此金属探测方法,且对'小金属'也有较好的敏感度。

球化率音频检测的激励点有限元优化研究

在球化率音频检测过程中,激励点的选取直接影响到各阶模态频率响应的值,特别对于相邻的模态频率响应,还会导致测量结果的差异。为提取关注的模态频率,抑制非关注的模态频率,提出了一种基于有限元的激励点优化方法。以汽车零部件飞轮为例,通过ANSYS对球墨铸铁待测件进行模态分析,结合各阶振型特点、固有频率以及模态激励理论,确定优化激励点,通过MATLAB GUI程序对激励点的音频信号进行分析验证。实验结果表明,该方法可对此飞轮结构所关注的模态振型做到有效激励,验证了相邻模态频率响应与激励点的选择有着密切关系,并可通过激励点的调整,有效区分相邻频率的模态振型。