基于声阵列技术的射流靶物定位及三维显示技术研究

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1、万方数据中图分类号：婴鲤学科分类号：垒鱼Q墨Q论文编号：密级：公珏安徽理工大学硕士学位论文基于声阵列技术的射流靶物定位及三维显示技术研究导师姓名：堑送透数援答辩委员会主席：韭勇态直工论文答辩日期：2014年5月26日安徽理工大学研究生处2014年5月26日万方数据I沁searchoftargetlocationand3Ddisplaybasedonacoustic删andhighpressu】汜jetCandidate：FangChuanzIliSupervisor：YangHong切oMechanicalEngineeringSchoolAnH

2、uiUniVers毋ofSciencea11dTecllIlolo斟No．168，ShungengRoad，Huainan，232001，P．R．CmNA万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞徵堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：猢日期：2丝年—!月望日学位论文版权使用授权书本

3、学位论文作者完全了解塞徵堡三太堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于蔓堂理工大堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：易诧希签字日期：劢肜耖月孝日导师签名：彻南●签字日期：柳年，月况万方数据摘要捅要高压水射流技术是一种成熟、高效的冷切割技术，广泛应用于机械、化工和建筑行业中，可以

4、实现无污染的切割、清洗作业，具有显著优势。当高压水射流在非切割工况下冲击靶物时，会产生反射声，该反射声信号的频率、幅值、能量等特征值随靶物材料和形状差异而不同，因此可以利用反射声识别靶物材质与几何尺寸。本文研究的高压水射流靶物识别技术是一项新颖的技术，是传统水射流和声音识别技术的创新结合。为了提高靶物探测范围和识别效率，本文利用线性排列的高压水射流阵列和传声器阵列进行靶物探测，其中研究的关键之一是利用射流冲击靶物时产生的反射声信号，提取有效的特征值，进而识别靶物的形状和尺寸。但是上述传声器阵列采集到的反射声信号存在干扰和耦合问题，为了精确提取对应

5、靶物的反射声特征值，所以必须对信号进行精确的解耦重构。由于在探测过程中靶物位置和材质是随机分布的，因此传声器所采集的各个高压水射流反射声分量属于非平稳时变信号。本文采用盲源分离方法中应用最广的独立成分分析方法(IndependentComponentA瑚lysisIcA)对信号进行分解重构。针对传统独立成分分析方法存在的重构后信号顺序不能确定，无法应用该信号进行靶物位置精确定位等问题，本文对传统ICA算法进行改进，提出一种迭代式ICA算法，详细叙述该算法原理，并应用LabVIEw软件编写了相应程序，进行了靶物多通道探测与反射声数据实际采集、处理与

6、验证实验，分别应用模拟数据和实际数据对算法进行验证。实验结果证明，本文提出的迭代式ICA算法能稳定确定重构后反射声信号对应传声器阵列的顺序，并能够从重构后的反射声信号中有效提取反映靶物材质和形状的特征值，可以应用于靶物材质、几何尺寸的识别和靶物在探测区域内的精确定位。同时为了直观形象的显示靶物尺寸和材质分类和探测区域定位结果，本文应用LabVIEW软件编制靶物三维显示和定位软件，并对项目研制中涉及的大容量多通道信号存储读取程序，迭代式ICA解耦重构程序，小波理论降噪程序，模极大值法确定靶物几何尺寸程序，靶物特征值提取程序，支持向量机(SVM)材质

7、识别程序和三维显示各部分程序进行集成，最终编制了一体化高压水射流靶物探测系统软件。实验结果证明该软件完整兼容各模块程序，数据接口稳定，实现了高压水射流靶物探测过程采集、处理、显示一体化。关键词：靶物探测、反射声、线性阵列、迭代式ICA、解耦重构、系统集成、三维一体化显示万方数据安徽理工大学硕士学位论文分类号：即69；万方数据摘要Abs缸．actHi曲pressurew龇erjettecllIlologyisama：tIlreande丘_eCtiVecoldcuttingtectlnology'itiswidelyusedinmedl锄ical，c

8、heIIIicalarldcoIlstructioniIldustries，“c龃reaJizecu仕ing，non-poll砸ngcl