基于時(shí)頻分析的超聲信號(hào)處理方法的研究.pdf

1、利用超聲檢測方法對材料表面改性層特性(如孔隙、微裂紋、幾何尺寸、彈性模量、結(jié)合強(qiáng)度、殘余應(yīng)力等)進(jìn)行表征是改性層質(zhì)量評價(jià)研究的熱點(diǎn)。材料表面改性層的厚度一般較薄，且存在一個(gè)甚至多個(gè)異質(zhì)薄層，導(dǎo)致界面的超聲回波相互疊加與干涉，使獲得的回波信號(hào)具有較高的非平穩(wěn)特性，從而增加了超聲特征參量提取的難度。雖然傳統(tǒng)的頻譜分析技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于材料的超聲無損表征與評價(jià)，但其不能提供滿足非平穩(wěn)信號(hào)的有關(guān)時(shí)間的信息，本文將時(shí)頻分析方法首次應(yīng)用

2、于薄層材料的超聲無損表征與評價(jià)中，從時(shí)間和頻率兩個(gè)方面來描述非平穩(wěn)信號(hào)的特征。 通過對時(shí)頻分析方法的了解及對時(shí)頻分析方法中函數(shù)性能的分析，發(fā)現(xiàn)時(shí)頻分析能提供時(shí)間頻率的二維展現(xiàn)，適合于非平穩(wěn)信號(hào)的分析；將傅立葉變換、短時(shí)傅立葉變換與小波變換性能進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)傅立葉變換特別適合處理長時(shí)間內(nèi)較穩(wěn)定的信號(hào)，短時(shí)傅立葉變換由于其具有實(shí)時(shí)性，因而具有一定的應(yīng)用場合，但要適當(dāng)?shù)倪x擇窗口函數(shù)，才可取得較好的效果，小波變換特別適合處理突變信號(hào)；利

3、用matlab實(shí)現(xiàn)了時(shí)頻分析的程序?qū)崿F(xiàn)及其可視化。 利用db4小波對表面產(chǎn)生再結(jié)晶的DZ4合金試樣的超聲回波信號(hào)進(jìn)行了去噪處理，根據(jù)小波變換的多尺度特點(diǎn)，利用db4小波對信號(hào)進(jìn)行2層分解，將信號(hào)進(jìn)行分頻處理，由于噪聲存在于高頻成分，將信號(hào)分解后的高頻成分濾去，并進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)。去噪后的超聲回波信號(hào)較去噪前的光滑，即保留信號(hào)本身特征，又提高了信號(hào)的分析精度。實(shí)現(xiàn)了對高散射、強(qiáng)噪聲基體上聲阻抗差值小于2﹪的弱界面回波的提取。

4、對厚度分別為270μm及295μm的ZrO2陶瓷涂層試樣的超聲回波信號(hào)進(jìn)行短時(shí)傅立葉變換，通過對比矩形窗、漢寧窗和海明窗的時(shí)頻圖，發(fā)現(xiàn)矩形窗較漢寧窗和海明窗對陶瓷涂層試樣不同界面回波有較強(qiáng)的區(qū)分效果。通過對矩形窗的時(shí)頻圖分析，發(fā)現(xiàn)厚度為295μm試樣的涂層界面回波到達(dá)時(shí)間較厚度為270μm試樣的涂層界面回波的到達(dá)時(shí)間延遲16ns，經(jīng)計(jì)算對應(yīng)的ZrO2陶瓷涂層的厚度差約為22μm，與實(shí)際情況符合較好?？梢?，基于矩形窗的短時(shí)傅立葉變換更適于