高压水射流反射声信号特征值提取方法的研究

为了实现高压水射流靶物反射声特征值的有效提取,应用小波降噪方法和模极大值法分别获取对应靶物材质与几何形状参数声信号特征值。介绍了其基本原理,编制了相应的特征值提取程序。利用前混合磨料射流设备、传声器和高速数据采集设备等建立了反射声信号采集的试验装置,进行了对应模拟防步兵地雷、泥地和石块水射流探测试验并采集了数据,应用上述程序对数据进行处理,优化选用小波参数。试验结果显示:应用小波降噪的方法可以有效地将靶物反射声信号与水射流声信号、环境声信号分离,获得对应不同材料靶物的声信号特征值;利用模极大值法可以有效地获得对应不同几何形状参数靶物边界的声信号突变点特征值。这些特征值可以用于后续的靶物材质与几何形状参数的识别。

高压水射流反射声音信号实时采集与处理

为了实现高压水射流冲击不同材质和几何尺寸靶物时的反射声音信号特征值的有效提取,应用小波降噪法和模极大值算法实现对反射声信号进行处理。采用传声器和NI公司的PCI6251采集卡搭建高速数据采集设备,实现反射声信号的高精度实时采集,应用Matlab编制小波降噪和模极大值提取反射靶物材质和几何尺寸反射声特征值程序,通过调用Mathscript节点实现所采集的信号在LabVIEW与Matlab中通讯,完成信号的降噪和有用信号的分离与提取,实验的结果验证了所建立的信号采集与处理系统能实现实时提取对应不同靶物材质及几何参数的特征值。利用模极大值算法和数据库技术最终完成对靶物材料及几何形状的在线识别。

基于超声波反射信号的曲轴油膜厚度测量系统

曲轴处的润滑状态关系到内燃机的性能。该文研发了一种基于超声波反射信号的曲轴油膜厚度测量系统以实时监测油膜厚度的变化。基于声学理论,导出多层介质中油膜厚度与声反射系数的关系,并给出弹簧模型、共振模型和相移模型的使用方法。针对曲轴油膜厚度在0~50μm的约束,采用中心频率为1.056 MHz的超声双晶直探头来产生和接收超声信号,加工出具有4道不同深度环形槽的长轴来获取油膜厚度与声反射信号频谱峰值的函数关系。所拟合的线性模型被嵌入LabVIEW软件中用于计算油膜厚度。经检验,该测量系统的测量相对误差在10%以内,能较好地测量油膜厚度。

高压水射流靶物探测用喷嘴结构参数优化

高压水射流靶物探测技术是一项结合了高压水射流技术和声音信号分类识别技术的新的技术和研究方向,要实现高压水射流对靶物的有效探测,就必须得到具有合理有效的特征值的信号。其中喷嘴结构是影响特征值信号的一个重要因素,在选择工程上常见的、结构较为合理的4种喷嘴的基础上,利用计算流体力学软件Fluent对喷嘴内部流场做了数值模拟分析,并从反射声信号的角度给出试验判定。试验结果表明,出口直径为0.8mm的圆锥长直线型喷嘴产生的射流性能及射流束的聚集性都较好,有利于产生较好反射声音信号的特征值。

EMD和LS-SVM相结合的高压水射流靶物材质识别方法研究

为了利用靶物反射声有效识别靶物材质,提出了一种新的基于经验模态分解(EMD)和最小二乘支持向量机(LSSVM)相结合的靶物材质识别方法。首先应用模极大值算法识别靶物边界点,提取边界点内的反射声信号进行小波降噪预处理,对预处理后的信号进行EMD分解,并计算获得各个本证模态(IMF)分量的短时能量比,作为对应不同靶物材质的特征值输入到利用LS-SVM建立的多分类模型。介绍了上述方法的基本原理,设计了试验装置和靶物材质识别影响因素分析试验方案。实验结果表明:靶物的内部结构和外形大小因素对靶物材质识别率影响小,利用上述方法进行的四种靶物材质探测,平均识别率达到85.83%,比BP神经网络提高了18.83%,且运算速度也得以提高,因此该方法可以用于靶物材质的识别。