本文關(guān)鍵詞：基于S變換的焊接裂紋聲發(fā)射信號時頻分析

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【摘要】：焊接過程結(jié)構(gòu)裂紋產(chǎn)生及狀態(tài)變化所產(chǎn)生的應(yīng)力波是一種瞬時、突發(fā)、不可再現(xiàn)的聲發(fā)射信號。由于測試中試件與夾具連接的摩擦、電弧沖擊的干擾,實際采集到的聲發(fā)射信號呈現(xiàn)出多模態(tài)、特征微弱的特點,是一種非平穩(wěn)信號。通過研究一種同時具備時頻域多分辨率特點的時頻分析方法,應(yīng)用于焊接裂紋聲發(fā)射信號分析與處理,對焊接裂紋聲發(fā)射信號進行時頻特征提取,為有效實現(xiàn)焊接裂紋聲發(fā)射檢測提供方法,具有工程現(xiàn)實意義和理論研究價值。S變換是一種基于STFT、小波發(fā)展起來的時頻分析方法,具有自適應(yīng)多分辨率、時頻聚集好等特點。本文在分析S變換理論的基礎(chǔ)上,對S變換特性進行了仿真分析與改進,提升其在焊接過程聲發(fā)射信號時頻特征提取的自適應(yīng)性,并將其應(yīng)用于焊接裂紋聲發(fā)射信號時頻特征提取。主要研究內(nèi)容如下:1.在分析S變換理論、算法的基礎(chǔ)上,采用matlab語言實現(xiàn)了S變換算法編程,通過選取合適的仿真信號模型,對S變換特性進行了仿真對比分析,并將其應(yīng)用于實測的焊接裂紋聲發(fā)射信號進行時頻分析,驗證了S變換在焊接裂紋聲發(fā)射信號應(yīng)用中具有自適應(yīng)性、多分辨率性、時頻聚集性、抗噪性。2.在原有標準S變換的基礎(chǔ)上,通過引入兩個可調(diào)節(jié)參數(shù),實現(xiàn)了對標準S變換窗函數(shù)大小調(diào)節(jié)。分析了改進S變換離散形式以及算法的實現(xiàn),研究了不同參數(shù)對改進S變換窗函數(shù)的影響。對改進S變換進行了仿真對比分析,確定了改進S變換最佳時頻分辨率參數(shù),并將其應(yīng)用于實測聲發(fā)射信號,驗證了改進S變換在焊接裂紋聲發(fā)射信號時頻分析中具有更好的自適應(yīng)性和時頻聚集性。3.基于S變換時頻分析方法,制定了基于S變換焊接結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射信號時頻分析方法步驟,并將其應(yīng)用到焊接結(jié)構(gòu)拉伸聲發(fā)射信號測試實驗,計算與分析了焊接結(jié)構(gòu)拉伸各個階段聲發(fā)射信號波形頻譜特征以及信號能量分布特征。在此基礎(chǔ)上,將焊接結(jié)構(gòu)拉伸聲發(fā)射信號各個階段時頻特征作為參考,應(yīng)用到焊接過程裂紋聲發(fā)射信號測試實驗,通過對一段焊接聲發(fā)射信號時頻分析,實現(xiàn)了對焊接結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射信號各個階段的有效檢測,分析了焊接過程裂紋聲發(fā)射信號演變各個階段波形頻譜特征以及時頻特征。
【關(guān)鍵詞】：焊接裂紋 聲發(fā)射 時頻分析 S變換 時頻特征
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG441.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 聲發(fā)射技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 時頻分析技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 存在的問題15-16
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容16-17
• 第二章S變換時頻分析方法17-29
• 2.1 S變換時頻分析理論17-23
• 2.1.1 S變換與傅立葉變換的聯(lián)系17-18
• 2.1.2 從STFT推導(dǎo)S變換18-20
• 2.1.3 從CWT推導(dǎo)S變換20
• 2.1.4 S變換的性質(zhì)20-23
• 2.2 S正反變換離散形式及其實現(xiàn)23-25
• 2.2.1 S正變換離散形式23-24
• 2.2.2 S反變換的離散形式24
• 2.2.3 S正反變換的實現(xiàn)24-25
• 2.3 S變換譜圖25-27
• 2.3.1 S變換頻譜與Cohen類的關(guān)系26
• 2.3.2 總能量26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章S變換特性分析29-51
• 3.1 仿真信號S變換時頻特性分析29-40
• 3.1.1 S變換多分辨率分析29-31
• 3.1.2 S變換時頻聚集性分析31-33
• 3.1.3 S變換自適應(yīng)性分析33-35
• 3.1.4 S變換抗噪性分析35-38
• 3.1.5 S變換時頻分辨率性分析38-40
• 3.2 焊接裂紋聲發(fā)射信號采集實驗40-44
• 3.2.1 試驗所用聲發(fā)射系統(tǒng)40-41
• 3.2.2 聲發(fā)射系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置41-42
• 3.2.3 焊接裂紋聲發(fā)射信號采集方案42-44
• 3.3 焊接裂紋聲發(fā)射信號S變換時頻特性分析44-50
• 3.3.1 S變換多分辨率特性分析44-45
• 3.3.2 S變換時頻聚集特性分析45-46
• 3.3.3 S變換自適應(yīng)特性分析46-48
• 3.3.4 S變換抗噪性分析48-49
• 3.3.5 S變換時頻分辨率特性分析49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章S變換自適應(yīng)多分辨率改進51-63
• 4.1 改進S變換基本原理51-55
• 4.1.1 改進S變換離散形式及其算法52-53
• 4.1.2 改進S變換窗函數(shù)分析53-55
• 4.2 仿真信號對比分析55-59
• 4.3 焊接裂紋聲發(fā)射信號S變換與改進S變換對比分析59-61
• 4.3.1 實測信號對比分析59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章S變換在焊接裂紋聲發(fā)射信號檢測中的應(yīng)用63-77
• 5.1 S變換焊接裂紋聲發(fā)射信號時頻分析步驟63-64
• 5.2 焊接結(jié)構(gòu)拉伸聲發(fā)射信號時頻分析64-71
• 5.2.1 焊接結(jié)構(gòu)拉伸聲發(fā)射測試試驗64-65
• 5.2.2 基于S變換焊件結(jié)構(gòu)拉伸聲發(fā)射信號時頻分析65-71
• 5.3 焊接過程結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射信號檢測71-75
• 5.3.1 基于S變換的焊接結(jié)構(gòu)裂紋聲發(fā)射信號檢測71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 總結(jié)77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 附錄 攻讀學(xué)位期間參研項目和發(fā)表論文85

【參考文獻】

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