多模式混合超声兰姆波的时域传播特性和信号处理方法

兰姆波检测快速便捷的优点使其在无损检测中的应用价值越来越受到重视，但是由于它的多模和频散特性使它在激励、传播、接收以及信号处理方面很复杂，限制了它在工业中的广泛应用，所以有必要采用新的分析和信号处理方法。申请者已研究了一种单模式超声兰姆波时域特性分析的新方法，分析了不同频率段时波形随传播距离的变化情况且研究了一种基于无线通信的激光超声测量系统。项目在此基础上研究一种多模式混合超声兰姆波时域信号分析和处理的新方法。首先理论推导多模式混合兰姆波时域表达式，结合激励信号的特性和激励的波场条件仿真多模式兰姆波的时域信号。然后组建基于近程无线通信技术的兰姆波实验信号采集系统，从实验和理论上研究兰姆波时域传播特性随时空变化时的变化规律。最后发展基于子波变换多尺度极值和子波包的多模式混合兰姆波时空域模式分离、特征参量提取和识别的新方法，为利用超声兰姆波的定量检测、表征和评价技术提供理论基础、技术和方法。

兰姆波检测快速便捷的优点使其在无损检测中的应用价值越来越受到重视，但是由于它的多模和频散特性使它在激励、传播、接收以及信号处理方面很复杂，所以有必要采用新的分析和信号处理方法。项目主要完成了以下几方面的工作：(1). 研究兰姆波的时域传播特性，表明兰姆波信号具有多模、频散、非稳态和位变特性。(2). 一种基于自适应阈值正交小波变换超声兰姆波去噪方法。该方法对超声兰姆波信号进行正交小波变换来对信号进行能量归一化处理，并利用自适应阈值方法来对超声兰姆波进行去噪处理。(3). 兰姆波时域信号的脊分析。研究表明传播一段距离后的兰姆波具有类渐近信号的特性，脊上的数据表现出和原信号最相似的特性，脊的起伏变化对应着信号幅度的变化，脊所在位置的尺度值对应着信号瞬时频率的变化，各个信号分量的主要参数均可以从各自对应的脊上的信息中提取出来。(4). 界面层对兰姆波传播特性的影响。理论推导流固无限各向同性介质界面处导波的特征方程和位移及应力的解析计算公式，然后结合典型结构通过数值计算研究了漏瑞利波特性以及位移和应力在流体和固体中的分布规律，分析了流固密度比对漏瑞利波速度、衰减以及流体和固体中位移和应力分布的影响。理论推导不同界面条件下压电层状复合材料板中兰姆波的的特征方程，然后结合典型结构通过数值计算研究了兰姆波特性随界面特性的规律。(5). 基于无线通信技术的兰姆波测量系统。以兰姆波理论为基础，将蓝牙无线通信技术、无线传感器网络通信技术和无线USB通信技术与超声兰姆波测量技术结合起来研究有效、在线、实用的无线超声兰姆波测量和信号采集系统。在资助下共发表论文10篇，已被SCI、Ei收录10篇，申请发明专利2个。