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1、焊接缺口超声试验信号的小波和处理研究-->前言1本课题研究的意义焊接结构被广泛地应用于船舶、冶金、机械、石油、电子、建筑等许多工业领域设备中,而焊接缺陷的存在构成了这些设备的最不稳定因素和最大的隐患,如果没有及时发现这些缺陷和准确判断缺陷的危害性,则带来的经济损失是巨大的,甚至是不可挽回的,因此,焊接缺陷的无损检测就显得的非常重要。超声无损检测是焊接缺陷无损检测中常用的检测方法。大量的研究表明,需要评定材料完整性的信息大量地包含在常用超声检测仪器所探测到的波形里,即,所需要的信息往往以某种方式隐藏在所获得的信号中。由于随机噪声、材料的散射噪声的
2、影响,信号的信噪比比较差,使用传统的超声检测设备和传统的信号处理和分析方法己难以识别缺陷。2本课题的研究内容图1是超声检测系统硬件平台,它是在传统的超声波探伤仪、PC计算机的基础上加上高性能数字式示波器组成。超声波探伤仪完成缺陷的超声检测任务,得到的超声回波信号经射频通道传输到数字示波器中进行采样、数字化和显示,并把数字信号传输到微机上,最后在PC计算机上对信号数据进行分析与处理。(2)研究缺陷回波的数学特性,分析其特征,为回波信号的分析与处理奠定基础。在脉冲反射式工业超声探伤仪中,超声发射脉冲通常是用预先充电到高压的电容突然放电来产生,信号波
3、形是单频载波脉冲信号。在宽带超声检测中,超声脉冲信号通常是探头中心频率调制的宽带信号,超声缺陷回波的数学模型可建立如下:f(t)=h(t)eos(2机t+p)包络h(O是钟形函数,式中f0是探头的中心频率。可以看出,信号的中心频率和初始相位由调频函数决定,信号带宽和形状由钟形函数决定。(3)构造小波滤波器,用小波分析的方法对信号进行分析与处理,提高缺陷信号信噪比,分析信号特征。……………………1绪论1.1焊接缺陷超声无损检测现状由于焊接工艺的固有缺陷、金属材料的特性,造成焊接结构存在一定的缺陷。例如:电渣焊容易产生粗大的晶粒,电阻焊中的点焊或滚
4、焊多用于薄板材,容易出现未焊合,而气体保护电弧焊则容易产生链状、串列甚至密集气孔,有时在焊缝中间出现大而深的气孔或斜向气孔等,手工电弧焊的起弧与熄弧处容易产生裂纹和密集气孔,在两面焊的中薄板对接电弧焊时,气孔多产生在先焊面等等。焊接结构多用在重要设备和结构中,因此,对焊接结构的无损检测就非常必要和重要。比如,在远距离运输气体和液体的方式中,管道运输是最经济、最安全的,但是,管道焊缝中裂纹等缺陷的存在以及材料本身的老化(如腐蚀造成的)等因素会使管道过早的破坏,并会对人和环境造成灾难性的后果。目前,国内外对焊接缺陷的无损检测研究非常广泛睁,在很多方
5、面都有深入的研究,如:管道焊接结构,压力容器焊接结构,和核设备焊接结构等等。1.2超声信号处理与分析技术现状在上面的大部分技术中,信号要么只在频域被分析要么只在时域被分析。当检测自然缺陷时这些方法都不能令人满意,因此许多学者开发出时频二维信号分析。包含在时频域分析中的信息要远远多于仅在频域分析或仅在时域分析中的,这种分析被期望用在各种信号处理领域里。在超声缺陷检测中超声信号通常是被探头中心频率调制的宽带脉冲信号,因此是一个时频有限的非平稳信号。所以利用时频分析方法更有效。此时信号被分解在时频平面上,将一维的超声信号分解成二维表达式,虽然增加了运
6、算的复杂度,但在超声数据的处理上有更大的优点。时频分析是十分有用的工具,特别在高散射材料中消除散射影响、检测、提取缺陷回波。……………………3小波分析及其工程理解………………183.1小波变换………………183.2小波变换的时一频局部化特性………………193.3离散二进小波变换………………213.4小波分析的工程理解.………………234超声检测信号的小波分析与处理………………274.1多分辨率分析和小波正交基………………274.2信号的多分辨率分析一Mallat算法………………304.3超声检测信号的数学建模………………354超声检测信号的小波
7、分析与处理4.1多分辨率分析和小波正交基在此之前,许多数学家在自己的研究领域内分别构造了适合该领域内的小波函数,虽然已经找到了许多小波函数,但是却没有一定的规律,多分辨率分析的提出,Mallat以及Daubeehies在这方面的工作,统一了在此之前Stromberg、Meyer、Lemarie和Battle构造的各种小波,成为小波分析的基本框架。在此基础上Daubechies构造了具有紧支集的小波,崔锦泰和王建忠构造了基于样条函数的小波,id)。………………结论介绍了多分辨率分析的概念。多分辨率分析是小波分析中的重要概念,所有的小波均可统一在多
8、分辨率分析这一框架结构中。讨论了小波正交基的基本概念。进而讨论了尺度函数尹和小波函数梦的基本性质和它们之间、以及它们与共辘滤波器气和乙之间的关系。讨论
