声发射信号处理及特征提取方法研究

论文总字数：28285字

摘 要

声发射信号处理就是在较强的背景噪声下提取真正的声发射信号或信号特征，是实现声发射检测诊断目的的唯一途径。

本文在理论基础与实验研究的基础上，研究了小波去噪、基本特征参数的提取和模极大值等方面的内容。论文的主要内容与创新点如下：

（1）对SH-II声发射检测装置进行了理论上的学习与使用，并做了相关的声发射试验，提取相应的声发射信号。其中设计中所采用的数据来自于薄板拉伸声发射试验。

（2）研究了小波分析的理论基础和相关去噪方法，并选择小波阈值去噪，然后利用仿真方法选择最为适合的方法，最后利用选择的方法对采集到的声发射信号进行了预处理。

（3）利用一些基本的声发射处理方法对经过预处理后的信号进行分析，并与PAC中得到的数据进行对比，对比合理性。

（4）研究模极大值与奇异性的关系，并利用仿真方法对其进行验证，最后对预处理后的信号进行模极大值提取，并推断损伤位置。

（5）利用MATLAB GUI设计开发信号处理及特征提取软件，并提供便捷的人际操作界面。

关键字：声发射、特征提取、傅里叶变换、小波分析、模极大值

Research on signal processing and feature extraction of acoustic emission

02012312 Name jianweiyao

Supervised by feiyunxu

Abstract: acoustic emission is the phenomenon that the local source of releases energy to produce the elastic wave in the material.The technique recording and analysing acoustic emission signal then obtaining the related characteristic with the sensor detection is known as the technique of acoustic emission. As a new technology of nondestructive testing,technology of acoustic emission (AE) (i.e. AE)’s application and development has gone through a nearly 60-year old course.

Acoustic emission signal processing is to extract the real acoustic emission signal or signal characteristics under the strong background noise, and it is the only way to realize the acoustic emission detection and diagnosis

On the basis of theoretical and experimental research, this article studies the preprocessing of acoustic emission signal (wavelet denoising), the extraction of basic characteristic parameters and the maximum of modulus. The main contents and innovations of this paper are as follows:

1. tries to use and learn the theory of the SH-II acoustic emission detection device,does the relevant acoustic emission test and extracts the acoustic emission signal.(Where the design employed in the data sheet from the tensile acoustic emission testing.)
2. Studies the theoretical basis of wavelet analysis and wavelet denoising methods,and then uses simulation method to select the most suitable denoising method.Finally ,the method which is selected is used for the collected acoustic emission signal.
3. Uses some basic acoustic emission signal processing methods for the signal after pretreatment,and compares it with the data obtained from PAC.
4. Studies on the relationship between modulus maxima and singularity,uses simulation method to confirm it ,then use modulus maxima to infer the damage location.
5. Developes acoustic emission signal processing and feature extraction software by matlab,which provides convenient interpersonal interface.

Keywords: acoustic emission, feature extraction, Fu Liye transform, wavelet analysis, modulus maxima

目录

1、 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1声发射信号 1

1.2.2声发射信号处理技术 1

1.2.3声发射国内外发展 4

1.3本课题研究内容 4

2、 声发射信号特征参数提取方法 6

2.1时域分析及其相关特征参数提取 6

2.1.1信号时域分析 6

2.1.2声发射信号在时谱上的特征参数 6

2.2频域分析及其相关特征参数提取 6

2.2.1信号频域分析 6

2.2.2声发射信号频谱上的特征参数 7

2.3仿真分析 7

2.4本章小结 8

3、 基于小波分析的声发射信号处理 9

3.1小波分析基本理论 9

3.1.1小波分析的形成过程 9

3.1.2小波理论 9

3.1.3连续小波变换 10

3.1.4离散小波变换 10

3.2小波去噪 11

3.2.1小波去噪方法 11

3.2.2小波去噪的基本原理 11

3.2.3仿真分析 12

3.3小波变换模极大值与信号奇异性 17

3.3.1 Lipschitz指数α与信号奇异性 17

3.3.2小波变换模极大值 18

3.3.3小波变换模极大值与Lipschitz指数α的关系 19

3.3.4仿真分析 19

3.4本章小结 24

4、 Q235钢结构损伤声发射信号处理及特征提取 25

4.1声发射信号检测装置及实验 25

4.1.1声发射信号检测装置 25

4.1.2薄板拉伸声发射试验 26

4.2小波阈值去噪 28

4.3声发射信号时频域分析及特征提取 29

4.3.1时域与频域分析 29

4.3.2特征提取 31

4.4 Q235钢损伤定位 31

4.4.1检测步骤 32

4.4.2定位原理 32

4.4.3损伤分析 32

4.5本章小结 33

5、基于MATLAB对信号处理软件GUI设计 34

5.1开发工具 34

5.2 MATLAB GUI设计声发射信号处理及特征提取软件 34

5.2.1软件开发过程 34

5.2.2软件使用说明 37

5.3本章小结 38

6、总结 39

6.1工作总结 39

6.2展望 39

致谢 40

参考文献 41

附录 42

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