使用声学信号的时频特征对瓷器裂纹进行识别研究

论文编号:TX270  论文字数:12016,页数:36

摘  要
 瓷器缺陷主要表现为裂纹，裂纹是一种常见的结构损伤形式，目前裂纹检测方法主要有射线诊断、光学诊断、漏磁检测以及声学检测等，其中声学检测具有操作简单、快捷、经济和安全等优点，更适合本课题研究对象的裂纹检测。
 本文利用声学信号的时频特征对瓷器裂纹进行识别研究。研究内容如下：(1) 基于声学的瓷器纹检测信号试验装置设计。在对声学裂纹检测原理分析的基础上，设计瓷器裂纹检测试验装置。该装置主要解决声音信号数据采集问题。初步研究信号特性参数，确定最佳实验方案。(2) 采集信号的数据预处理。应用MATLAB设计高通滤波器以尽可能消除提取信号内所含的噪声。(3) 瓷器信号特征参数的提取。分别从时域、频域对瓷器激励声音信号进行分析，提取完好瓷器和裂纹瓷器的时、频特征参数，综合各参数特性优点对裂纹进行识别。另外对信号进行时频分析 (4) 系统应用软件设计。从模块化的角度，对系统软件进行设计。设计的模块主要包括数据采集保存、文件读取、信号预处理与特征提取、裂纹识别等。
关键词：声发射学；裂纹；信号处理；傅里叶变换；概率密度        

ABSTRACT
 Nicks is one of the most common forms in porcelain defect, and it is a kin of structure damage. Ray diagnosis ,optical diagonsis, leak-porcelain diagonsis and acoustic diagonsis etc are the main methords of porcelain detection today. And acoustic diagonsis has the advantage of easy-operate, fast, economic and safe and it is the consort of flaw detction in this paper.
 This paper is a sutudy on detction of nicks inside of porcelain with acoustic signal in frequency domain. The contants as following (1)a experimetation  design (set) on signal detection of porcelain basic at acoustic. This set is to selcet acoustic signal and To study the special parameters therefor be a good experiment desigen(2)pre-prccess dete of scelected signal. To expect from the signal with noise with statistic be presented in order to pick-up omformation.(3) pick-up porcelain special signal parameters. To analyse acoustic signal from time-domain, frequency-domain and pick-up time-dimain parameter and frequency-domain parameter both from perfect and nick porcelains, tell nicks from the parameters.(4) systerm software desigen. From module aspect to design for the system software.Designed moudles inculding seclected dates recorded, documents rade. Pre-process signal, pick-up characters, and nicks identify.
 
Key words: AE;nicks;signal process;Fourier transformation;probability density
 
目  录
摘  要 I
Abstract II
1  绪  论 1
1.1  课题研究背景 1
1.1.1  国外研究现状 1
1.1.2  国内研究现状 2
1.2  课题研究目的及意义 3
1.3  课题主要研究内容 3
2  基于声发射学裂纹检测原理及检测系统 5
2.1  裂纹检测原理 5
2.1.1  声学基础知识 5
2.1.2  无损检测 7
2.2  检测系统实验设备组成 8
2.2.1  检测系统组成 8
2.2.2  声音信号的采集 8
2.2.3  影响声音信号特性的因素 9
2.2.4  实验参数的确定 9
 2.3  MATALB软件平台介绍 10
 2.3.1  MATLAB的简介 10
 2.3.2  MATLAB特点 11
3  系统总体设计 12
3.1  系统总体流程图 12
3.2  检测信号噪声来源分析 13
3.3  检测信号的噪声的处理方法 13
3.3.1  有限冲激响应滤波器（FIR） 13
3.3.2  无限冲激响应（IIR） 15
3.3.3  数字高通滤波器的设计 16
3.4  检测信号的端点检测 17
4  信号特征参数提取与实验结果分析 19
4.1  瓷器时域特征参数提取与裂纹检测 19
4.1.1  概率密度直方图法 19
4.1.2  程序结果 20
4.1.3  结果分析 23
4.2  瓷器频域特征参数提取与裂纹检测 23
4.2.1  傅里叶变换频域分析法 23
4.2.2  程序结果 24
4.2.3  结果分析 26
4.3  实际应用 26
5  结  论 28
致  谢 29
参考文献 30
附  录 31
附录  部分程序代码 31