利用混沌振子系统识别超声导波信号仿真的研究.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第３１卷第１９期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．１９２０１２　  利用混沌振子系统识别超声导波信号的仿真研究 １ ２ 张伟伟 ，马宏伟 （１．太原科技大学 力学系，太原　０３００２４；２．暨南大学 “重大工程灾害与控制”教育部重点实验室，广州　５１０６３２） 　　摘　要： ３ ５ 提出一种基于改进型杜芬混沌振子系统的强噪声下超声导波的识别和定位方法。首先，采用（－ｘ＋ｘ） 作为杜芬方程的非线性恢复力项，提高了系统的敏感性；其次，利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方法、并结合待检测信号频率、噪声水平设置 了杜芬系统参数；再次，利用驱动力幅值变化使得杜芬系统产生间歇式混沌，并将系统由大周期态向混沌吸引子过度的临 界态作为检测系统。为了说明杜芬系统对噪声信号的免疫力，分析了随机噪声对系统扰动的统计特性。最后，利用导波 信号对系统相轨图的显著变化识别导波信号，并提出了二分法用于识别导波发生时刻，并对输入信号的长度影响进行了 讨论。仿真算例表明，利用杜芬系统相轨图对噪声和导波信号截然不同的响应特点，可以有效地检测弱导波信号，该方法 对于延长导波的检测范围、以及提高微缺陷的检测灵敏度具有重要意义。 关键词：超声导波；损伤检测；混沌振子；噪声 中图分类号：Ｏ２３５；ＴＰ２７７　　　文献标识码：Ａ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｇｕｉｄｅｄｗａｖｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｃｈａｏｔｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ １ ２ ＺＨＡＮＧＷｅｉｗｅｉ，ＭＡＨｏｎｇｗｅｉ （１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＴｈｅＭＯＥＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＦｏｒｅｃａｓｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６３２，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｏｖｅｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｇｕｉｄｅｄｗａｖｅｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｈｅｒｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＤｕｆｆｉｎｇ ３ ５ ３ ｃｈａｏｔｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｗｉｔｈｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆ（－ｘ＋ｘ）ｆｏｒ（－ｘ＋ｘ）ｏｆｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｓｔｏｒｉｎｇｆｏｒｃｅｉｔｅｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｃｈａｏｔｉｃｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇＭｅｌｎｉｋｏｖｓｍｅｔｈｏｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｔｈｅｆｏｒｃｅａｎｄｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏｃｏｕｌｄｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｅｄｓｉｇｎａｌａｎｄｎｏｉｓｅｌｅｖｅｌ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｃｈａｏｔｉｃｓｙｓｔｅｍｃｏｕｌｄｔｒａｎｓｆｅｒｔｈｅｐｈａｓｅｆｒｏｍａｑｕａｓｉｐｅｒｉｏｄｉｃｍｏｔｉｏｎｔｏｃｈａｏｔｉｃｍｏｔｉｏｎｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅ ａｔｔｒａｃｔｏｒｓｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏ