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前言:

由於受訊號採集和處理的限制,早期的聲發射儀器很少具備對訊號進行瞬態波形捕捉和實時處理的能力,因此訊號分析中用得較多的是引數分析方法。在各個應用領域,人們透過多年的實踐總結出許多經驗,透過對聲發射引數的分析,建立表徵和對映關係。隨著時代的進步,科技的發展,在這個科技蓬勃發展,日新月異的今天,聲發射訊號的分析方法已經不只侷限於特徵引數的分析,還有對波形、波形流的分析。

複雜環境下的聲發射訊號去噪及訊號分析方法

使用工具:

PXAES專業聲發射分析軟體——可分析波形、引數、波形流

PXR系列感測器——採集訊號

PXPA前置放大器——放大並過濾感測器採集的訊號,提高信噪比

PXDAQ16173G千兆網聲發射採集儀——進一步處理放大器傳輸過來的訊號

引數分析法:

為了能找到聲發射源的特性和內在規律,人們通常使用關聯圖分析法,即將幅度、持續時間、能量、到達時間、均方根電壓值、撞擊數、撞擊數率、外接引數等之間任意兩個變數做關聯分析。從聲發射引數的關聯圖中可以找出聲發射訊號的變化規律,以區分不同特性的訊號。如在壓力容器或管道中,內部介質的洩漏訊號可以認為是連續訊號,因而與容器或管道內部的缺陷發出的AE訊號相比,其訊號的持續時間相對較長,透過一些引數(如通道號)對持續時間的關聯圖我們可以及時發現介質的洩漏。

複雜環境下的聲發射訊號去噪及訊號分析方法

聲發射訊號波形分析:

波形分析是指透過分析聲發射(AE)訊號的時域波形或頻譜特徵來獲取資訊的一種訊號處理方法。理論上講,波形分析應當能給出任何所需的資訊,因而波形也是表達AE源特徵的最精確的方法,並可獲得訊號的定量資訊。

因此從聲發射技術發展的初期,大家就意識到波形分析在識別聲發射源及評價被測物件中的重要作用,並想透過各種方法來獲取聲發射源產生的原始波形訊號,但由於硬體達不到採集、實時處理和存取要求,以及訊號處理手段不完善,所以一直制約著聲發射波形分析技術的發展。隨著軟硬體技術的飛速發展,大家開始研製全波形聲發射檢測儀器,並利用現代訊號處理手段進行波形的分析與處理,以得到更多的聲發射源資訊。

複雜環境下的聲發射訊號去噪及訊號分析方法

複雜環境下的聲發射訊號去噪及訊號分析方法

聲發射訊號波形流的分析:

波形流,是指聲發射檢測中原始的波形流檔案,這個“流”字很好的反映了訊號的特徵,原始的波形流如同水一樣的源源不斷的流向硬碟,其實在研製全波形聲發射檢測儀器的時候,人們就不滿足波形分析帶來的效果,覺得還是有侷限性。就已經有透過波形流分析訊號的想法了,打個比方,將聲發射訊號比做一個小偷,而PXR感測器就是攝像頭,全域性採集了訊號的全部特徵特——即小偷的全部特徵。特徵引數分析就是這個小偷的一些基本特徵——身高、體重、胖瘦等特徵資訊;波形分析就是這個小偷的照片——真面照、背面照、側面照等,相對於引數分析來說,波形分析就顯得很直觀了,甚至有時候一眼就能夠辨別缺陷訊號。

而波形流就相對於監控錄影,源源不斷的記錄了“小偷”的判罪過程,即缺陷訊號的

萌生-擴充套件-疲勞至破壞-傳播-感測器的接收

。這與波形分析相比,波形流的分析的重心就是偏於找原因以及整個過程,波形分析就是直接找結果,即警方可以透過照片直接找到並抓住小偷。

以上的三種分析方式,是最典型的聲發射訊號分析方式,也是目前主流的分析方式,將這三種分析方法聯合起來,就能夠快速、精確的分析聲發射訊號了。但是除此之外,還有許多其他的分析方法。下面小編就介紹在早期階段,硬體軟體都打不到分析波形流要求得時候的幾種分析方法。

經典譜和現代譜分析:

頻譜分析方法可以分為經典譜分析和現代譜分析兩大類,它們都是聲發射訊號處理中最常用的分析方法。經典譜分析法以傅立葉變換為基礎,簡單、方便,但是其解析度不高,且譜估計誤差較大。現代譜分析法以合適的引數模型來擬合訊號或用數學上正交處理方法分離訊號,提高了譜的解析度和譜估計的統計穩定性。兩種譜分析方法都是透過把聲發射訊號從時域轉換到頻域,在頻域中研究聲發射訊號的各種特徵,找到識別聲發射源本徵資訊

小波分析:

小波理論從一開始就是數學家和工程師們共同創造的,從小波分析產生的開始就與實際工程問題緊密聯絡在一起,因而它不僅有嚴密的數學理論基礎,而且也解決許多工程實際的問題。

在聲發射訊號處理時是利用小波分析的信噪分離和良好的時頻區域性化特性,以提取聲發射訊號的特徵找出其內在規律,達到識別聲發射源,瞭解其傳播特性的目的。還有一個有趣的用途就是,分離出我們感興趣的某些頻率的訊號,用這些相對穩定的訊號(無頻散,即波速一定)到達不同感測器的時間,實現聲發射源的精確定位。