检测声学信号智能处理技术的研究

论文摘要

为满足超声无损检测与评价实际工程应用的需求,本文以提高超声无损检测的可靠性和精确性为研究目标,应用数字信号处理和智能信息处理理论,就提高超声无损检测可靠性和精确性的关键技术——增强超声脉冲回波信号的信噪比、改善缺陷或介质分界面回波信号的时域分辨率以及定量识别材料内部缺陷类型等进行了系统地研究。具体包括:第一章,阐述了无损检测技术在现代工业中的重要地位,并对超声无损检测技术的发展现状及趋势进行了系统地总结。此外,对提高超声无损检测可靠性和精确性的关键技术进行了评述,为本论文指明了研究方向。第二章,建立了超声检测信号传输的数学模型,介绍了与提高超声无损检测可靠性和精确性密切相关的数字信号和智能信息处理技术基础理论,为后续的工作奠定必要的理论基础。第三章,分析了各种噪声对超声无损检测结果的影响,讨论了结构噪声的产生机理,指出了传统的结构噪声消除技术——裂谱分析法的局限性,发展了一种基于支持向量机模式识别理论的小波域超声信号消噪技术,并对此进行了试验研究。第四章,在分析传统反卷积技术局限性的基础上,提出了一种基于小波变换和粒子群算法的反卷积新方法,以有效地提高超声无损检测回波信号的时域分辨率。给出了粒子群算法实现时参数选取的指导原则,并通过计算机仿真和试验研究考察了所提方法的可靠性和优越性。第五章,实现了一种基于复小波变换和支持向量机模式识别理论的缺陷类型识别方法,并通过试验验证了其有效性和可行性,为进一步的定量超声无损评价建立了技术基础。第六章,对本文的工作进行了全面的总结,并对进一步的研究进行了展望,提出了一些设想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 无损检测技术在现代工业发展中发挥重要作用
• 1.2 超声检测成为应用最普遍的无损检测技术
• 1.3 超声无损检测技术的发展现状及其趋势
• 1.3.1 超声无损检测的应用范围不断扩大
• 1.3.2 超声无损评价技术迅速崛起
• 1.3.3 先进的超声检测仪器和方法不断涌现
• 1.3.4 数字信号与智能信息处理技术在超声检测领域应用逐步深入
• 1.4 本学位论文的意义及主要研究内容
• 第二章 检测声学信号处理基础理论
• 2.1 引言
• 2.2 超声检测信号传输的数学模型
• 2.2.1 层状介质模型
• 2.2.2 声电转换系统模型
• 2.3 相关的数字信号与智能信息处理理论
• 2.3.1 时频信号处理—小波、复小波变换及其应用
• 2.3.2 支持向量机模式识别理论
• 2.3.3 支持向量机训练算法
• 2.3.4 智能优化算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于支持向量机的小波域超声信号消噪技术
• 3.1 引言
• 3.2 结构噪声的产生机理与裂谱分析算法的局限性
• 3.3 超声回波信号在小波域内的分解
• 3.4 利用支持向量机进行信噪分离
• 3.4.1 信噪模式空间的建立
• 3.4.2 支持向量机信噪分离器的设计与实现
• 3.5 试验研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于小波变换和粒子群算法的反卷积技术
• 4.1 引言
• 4.2 利用小波变换确定超声反射系数的位置集
• 4.3 利用粒子群算法确定超声反射系数的幅值
• 4.4 计算机模拟分析
• 4.4.1 复合材料检测信号y（k）的模拟
• 4.4.2 仿真试验
• 4.5 试验研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于复小波变换和支持向量机的缺陷类型识别
• 5.1 引言
• 5.2 超声回波信号复小波变换的包络特征提取
• 5.2.1 基于复小波变换的信号包络提取
• 5.2.2 超声回波信号包络的特征参数提取
• 5.3 缺陷类型识别多类分类器的设计
• 5.4 试验研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的科研论文和参与的课题
• 完成的科研论文
• 参与的课题
• 致谢