缺陷超声回波信号特征提取与最佳特征子集的选择研究.pdfVIP

缺陷超声 回波信号特 征提取与最佳特征子集 的莛．择研究 口 杨 萍 口 夏 平 口 张 彬 兰州理工大学 机 电工程学院 兰州 730o50 摘 要：针对超声检测 中信号处理的特征提取 问题 ，用包络提取方法对实际超声缺 陷信号进行特征提取 。在此基础 上 ，研究了超声回波特征的评价与最佳特征子集的选择 问题 ，基于Fisher可分性测度准则，提 出了一种有效的特征评价和 最佳特征子集选择方法，并给 出了初步的实验结果，表明该方法比较有效，可 以用于缺陷的识别与分类。 关键词 ：超声检测 特征提取 最佳特征子集 中图分类号：TG115．28 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2013)06—0030—03 铁 路作 为 我 国交 通运 输 的大 动 脉 ，长 期 处 于超 负 将 回波 信 号 通 过 希 尔伯 特 变 换 得 到 其 包 络 谱 后 ． 荷 运行 状 态 ．特 别是 随 着列 车运 行 速度 和 承 载重 量 的 再 提取 缺 陷特 征 进行 缺 陷分 类 。对 于 任 意一 个 时 间序 提 高 ，列车 运行 的安 全 问题显 得更 加 突 出。电动 转辙 机 列 (￡)的希 尔伯 特变 换 ()，它 的数学 表 达式 为 ： 是 铁路 系 统 中一 种重 要 的 电气信 号 设备 。加 强其 部 件 ()： f d：上 f d (￡)上 (1) 在 使 用 中 的可靠 性 ，对 提高 铁 路运 输效 率 和 保 证行 车 1T ￡一7 盯 7 可 安 全起 着 至关 重要 的作 用 。因此 ，对转 辙机 部件 内部裂 式 中 ： ()为原 信 号 ；()是 (t)的希 尔 伯 特 变 换 后 的 纹 检 测 的研 究 具有 重要 的意义 。 信号 ，是 ()与 1／(rrt)在 时域 内 的卷积 。 超 声 波 检 测 是 目前 应 用 最 广 泛 的缺 陷 识 别 方 法 (￡)与它 的希 尔 伯特 变 换 对 ()分 别 构 成解 析 信 之一 ，而材 料 内部 缺 陷识 别是 超声 无 损评 价 的核 心 问 号 的实部 和 虚部 ，解析 信号 可表 示 为 ： 题 。在 脉 冲反射 式 超声 检测 过程 中 ，进 行 缺陷判 别 的主 Z(￡)= () () (2) 要 信 息 源是 回波信 号 ，回波信 号 的波 形 携带 了缺 陷 的 其 中幅值 函数为 ： 特征 信 息 ，因此 ，可 以通 过对 回波信 号 进 行 特 征 提 取 ， A ()=、／ (f)+ (￡) (3) 并 对 缺 陷类 型进 行模 式识 别 ]。采用信 号 处理 的方 法来 式 中 ：z(t)的幅值 A()为 原始 信号 (t)的包 络谱 。 提 高超 声 检测 缺 陷分 类 的可 靠性 ，关 键 是 要 寻找 到 能 2 实际缺陷回波 的特征选择 与被 检 测量 的缺 陷 回波 相关 的特 征参 量 。 本 文 针 对 超 声 检 测 中信 号 处 理 的特 征 提 取 问题 。 2．1 回 波 的提 取 研 究 缺 陷 回波 信 号包 络 的特 征提 取 ，寻找 一种 有 效 的 实 验 采用 脉 冲反 射 回波 法 ，实验 系 统 如 图 1所 示 ， 特 征评 价 和最 佳特 征子 集选 择方 法 。 中心 频 率 为 5MHz。焦距 为 110mm 的水 浸 聚焦 换 能 器 ，将 其 连 到 由收 发一 体化 板 卡与 超 声数 字 化 信号 处 1 包络特征提