基于经验模态分解和s变换的缺陷超声回波检测方法-农业机械学报.pdfVIP

２０１６年 １１月 农 业 机 械 学 报 第 ４７卷第 １１期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１６．１１．０５６ 基于经验模态分解和Ｓ变换的缺陷超声回波检测方法 曾　祥　周晓军　杨辰龙　陈越超 （浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州３１００２７） 摘要：为对金属材料超声无损探伤中的微小缺陷回波进行检测，建立了金属材料背散射信号模型，讨论了调幅回波 模型的中心频率估计的无偏性，并提出基于经验模态分解（ＥＭＤ）和Ｓ变换的缺陷回波检测方法。首先对原始信号 作 ＥＭＤ，通过时间尺度滤波重构信号，实现初步去噪；为抑制ＥＭＤ去噪后信号的信噪混叠现象，执行基于 Ｓ变换和 最大类间方差法的去噪算法，进行二次去噪，得到信噪比较高但缺陷回波幅值衰减较大的信号。最后采用二次Ｓ变 换修正二次去噪中因 Ｓ变换导致的缺陷回波幅值降低量。对仿真信号和实际棒材检测信号的处理结果证明了该 方法在去除噪声和缺陷回波检测方面的有效性。 关键词：金属缺陷；超声探伤；回波检测；经验模态分解；Ｓ变换 中图分类号：ＴＢ５５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１６）１１０４１４０７ ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＤｅｆｅｃｔＥｃｈｏｅｓＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅ ＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＳｔｒａｎｓｆｏｒｍ ＺｅｎｇＸｉａｎｇ　ＺｈｏｕＸｉａｏｊｕｎ　ＹａｎｇＣｈｅｎｌｏｎｇ　ＣｈｅｎＹｕｅｃｈａｏ （ＴｈｅＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｌｕｉｄＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｍｉｎｏｒｄｅｆｅｃｔｅｃｈｏｅｓｆｒｏｍｎｏｉｓｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｉｇｎａｌｓｉｎｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｓｉｇｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｕｎｂｉａｓｅｄｎｅｓｓｏｆｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄｅｃｈｏ’ｓｃｅｎｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ；ａｎｄｔｈｅｄｅｆｅｃｔ ｅｃｈｏｅｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｅｍｐｉｒｉｃａｌｍｏｄｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＥＭＤ）ａｎｄＳｔｒａｎｓｆｏｒｍｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｓｔａｇｅ，ｔｈｅＥＭＤｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｉｇｎａｌａｎｄｔｈｅｓｅＩＭＦｓｗｉｔｈｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗｅｒｅｒｅｍｏｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｒｅａｌｉｚｅｄａｌｏｗｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ．ＴｈｅｎａｄｅｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＳｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｎｄＯＴＳＵｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｎｏｉｓｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｓｉｇｎａｌｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅａｌｉａｓｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎ ｕｓｅｆｕｌｓｉｇｎａｌａｎｄｎｏｉｓｅ，ｙｉｅｌｄｉｎｇｈｉｇｈＳＮＲｓｉｇｎａｌｗｉｔｈｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌａｒｇｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ Ｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄａｇａｉｎｏｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｔｏｍｉｔｉｇａｔｅｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｓａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙ ＯＴＳＵｂａｓｅｄｔｉｍｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｐｅｃｔｒｕｍｄｅｎｏｉｓｉｎｇｂｙｍｅａｎｓｏｆｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇａｓｏｃａｌｌｅｄａｍｐｌｉｔｕｄｅｇａｉｎ ｆａｃｔｏｒ．Ｗｉｔｈｔｈｅａｂｏｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｅｃｈｏｅｓｂｅｃａｍｅｃｌｅａｒａｎｄｔｈｅｉｒａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｗｅｒｅｋｅｐｔｗｅｌｌ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅ