基于支持向量机的摩擦焊超声检测缺陷识别.pdf

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1、基于支持向量机的摩擦焊超声检测缺陷识别秦东浩，王玉，高大路，孙涛(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)BlemishIdentifyinUltrasonicTestingofFrictionWeldedJointsBasedonSupportVectorMachineQINDong—hao，WANGYu，GAODa—lu，SUNTao(SchoolofMechanicalEngineering，NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi’an710072，China)摘要：为准确识别摩擦焊试件接头主要缺陷类测熔化焊接缺陷的超声波技术

2、即可实现。然而弱结型，采用小波包变换对一维超声信号进行处理，利用合等微观缺陷，由于结合面有紧密的机械接触，超声“能量一故障”法提取信号特征值，并将特征值引入波透射率很高，反射率很低，界面信号一般被周围材“一对多”支持向量机进行分类识别通过验证发料的散射信号所淹没，应用传统的超声波检测技术现，支持向量机较好解决了小样本、非线性和高维数很难进行准确识别。但是这种缺陷的确存在，并且问题，准确率高、容易在线实施，具有较强推广能力。会导致接头部位机械性能明显降低，对焊接件危害关键词：摩擦焊；元损检测；超声波；小波包；很大，因此必须设法从嘈杂的波形中将其检测出支持向量机来[I]。利用小

3、波包分析法对超声检测去噪信号进行中图分类号：TP181处理，可以获得较高的识别率。文献标识码：A1小波包分析文章编号：1O01—2257(2010)04—0036—04Abstract：Foridentificatingmainkindsofdefi—缺陷超声回波是一种典型瞬态脉冲信号。小波cienciesinthefrictionweldedjointsaccurately，变换具有多分辨率分析和时频分辨率高的特点，特thenusingwaveletpackettansformtOanalysede—别适用于瞬态信号分析处理。小波包变换具有更高tectionalsigna

4、lofone——demensionintheexperi·的时频分辨率，是对小波变换的进一步推广，能够对ence，extracttheeigenvalueswith‘energy—fail—信号在时频域内进行任意尺度上的精细分析处ure’method，thencitetheseeigenvaluesin‘1一v—理。r’supportvectormachinetoclassfieateandidenti—1。1小波包变换fieat．Theexperimentshowsthat，supportvector作为一种时频信号分析方法，小波分解把信号machineworksaceu

5、ractlyandcanbeimpliedonline分解成低频和高频2部分。在分解中，低频失去的easily，solverelativelywelllesssamples，nonlinear，信息由高频捕获。在下一层分解中，只分解上一层highdimensionproblemsandispractica1．低频部分，而保留上一层高频部分，如此类推，不断Keywords：frictionwelding；NDT；ultrasonic；进行更深层次(多尺度)的分解。而小波包变换不仅waveletpacket；supportvectormachine(SVM)分解上一层的低频部分

6、，而且对上一层的高频信号也进行分解，使之与信号频谱相匹配，提高了时频分辨率，因而更适用于瞬态信号分析处理。3层尺度0引言上小波包分解框架示意如图1所示。／j(o，0)＼摩擦焊在焊接过程中，由于一些非正常因素的／(1，0)＼／(，)＼介入，接头处容易产生未焊合与弱结合等缺陷。从(2，O)(2，1)(2，2)(2，3)原理上说，检测未焊合等宏观缺陷，用传统的无损检／＼／＼／＼／＼(3，0)(3。1)(3．2)(3，3)(3。4)(3，5)(3．6)(3。7)收稿日期t2009—11—02图1小波包分解示意·36·《机械与电子)2010(4)(J，)表示第f层第个小波包节点。由小

7、2支持向量机到大，表示由低频到高频的小波包节点。例如：(0，O)代表原始信号，(3，O)代表小波包分解的第3层的2．1最优分类面第1个节点[3]。支持向量机(SVM)理论的基本思想，可通过如根据多分辨分析和小波包理论，超声检测信号图2所示的二维情况说明。U(￡)可用双尺度方程进行小波包分解：∈IU2n()一h(矗)(2z一志){(1)[U2rt~-I(z)一∑g(k)u(2x一五)式中，^(五)和g(是)为多分辨率分析(MRA)中定义的共轭滤波器；h(是)为高通滤波器组；g(志)为低通滤波器组，g()一(一1)卜h