多尺度聲表面波式小波變換處理器及小波反變換處理器的研究.pdf

1、小波變換是一個時間和頻率的局部變換。小波分析在時域和頻域同時具有良好的局部化性質(zhì)，特別適用于非穩(wěn)定信號的分析與處理。因此小波變換廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、信號分析、語音合成、圖像處理、量子力學(xué)、電子對抗、計算機識別、數(shù)據(jù)壓縮、地震勘探、大氣與海洋分析、機械故障診斷等多領(lǐng)域。小波變換算法需要大量的數(shù)學(xué)運算和復(fù)雜的編程,因此在工程技術(shù)領(lǐng)域中難以實現(xiàn)。為避免小波變換復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算和編程，科學(xué)家們研制了聲表面波式小波變換器件。用聲表面波器件實現(xiàn)小波變換繼

2、承了小波變換良好的局部化性質(zhì)。聲表面波式小波變換器件具有聲表面波器件的優(yōu)點，比如處理速度快、設(shè)計簡單、體積小、溫度穩(wěn)定性好、價格低和功耗小。
　　當(dāng)聲表面波式小波變換器件輸入換能器的指條包絡(luò)按照小波函數(shù)的包絡(luò)設(shè)計時，能夠?qū)崿F(xiàn)小波變換，從而制作出了聲表面波式指條包絡(luò)加權(quán)小波變換處理器。但是該聲表面波式小波變換處理器存在嚴(yán)重的衍射問題。衍射問題會引起衍射損耗和波前形狀發(fā)生畸變。為解決衍射問題，本文研制了三種新型多尺度聲表面波式小波變換

3、處理器及小波反變換處理器，即聲表面波式指條面積加權(quán)小波變換處理器及小波反變換處理器、聲表面波式指條寬度加權(quán)小波變換處理器及小波反變換處理器、聲表面波式指條混合加權(quán)小波變換處理器及小波反變換處理器。本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　(1)選取Morlet小波函數(shù)作為三種新型多尺度聲表面波式小波變換處理器及小波反變換處理器的小波函數(shù)，實現(xiàn)方案如下：
　?、俾暠砻娌ㄊ街笚l面積加權(quán)小波變換處理器輸入換能器的指條面積及小波反變換處理

4、器輸入換能器和輸出換能器的指條面積等于小波函數(shù)的包絡(luò)面積，聲孔徑滿足 DH2/??。
　?、诼暠砻娌ㄊ街笚l寬度加權(quán)小波變換處理器輸入換能器的指條寬度及小波反變換處理器輸入換能器和輸出換能器的指條寬度等于小波函數(shù)的包絡(luò)幅值，聲孔徑滿足 DH2/??。
　?、勐暠砻娌ㄊ街笚l混合加權(quán)小波變換處理器輸入換能器的聲孔徑及小波反變換處理器輸入換能器和輸出換能器的聲孔徑足夠大區(qū)域的指條長度等于小波函數(shù)的包絡(luò)幅值，即指條長度與小波函數(shù)的包絡(luò)

5、幅值成正比，指條寬度相等；聲孔徑比較小區(qū)域的指條寬度等于小波函數(shù)的包絡(luò)幅值，即指條寬度與小波函數(shù)的包絡(luò)幅值成正比，聲孔徑等長。
　　(2)根據(jù)其方案，推導(dǎo)出了三種新型多尺度聲表面波式小波變換處理器及小波反變換處理器的物理參數(shù)（材料參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)）與其性能的關(guān)系，確定了最佳結(jié)構(gòu)。
　　(3)提出了三種新型多尺度聲表面波式小波變換處理器及小波反變換處理器研制過程中的關(guān)鍵性問題：衍射問題、壓電基片對聲表面波式小波變換處理器頻率特性

6、的影響、輸出換能器的指條數(shù)對聲表面波式小波變換處理器帶寬的影響、指條寬度的精度對聲表面波式小波變換處理器頻率特性的影響及相位移等。對這些問題的產(chǎn)生原因進行了詳細(xì)分析，并提出了解決的方法。
　　(4)在X-112°Y LiTaO3壓電基片上制作出了三種新型多尺度聲表面波式小波變換處理器及小波反變換處理器的樣品。通過實驗測得聲表面波式小波變換處理器及小波反變換處理器理論帶寬值和實驗帶寬值相一致，且三種新型多尺度聲表面波式小波變換處理器