非成像式超聲檢測(cè)缺陷類型識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、缺陷類型識(shí)別是定量超聲無(wú)損檢測(cè)中重要的基礎(chǔ)性問(wèn)題。隨著超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)朝著高可靠性、高精度、高實(shí)時(shí)以及定量化方向發(fā)展,研究應(yīng)用于在線超聲檢測(cè)的缺陷類型識(shí)別技術(shù)具有日益重要的學(xué)術(shù)意義和工程價(jià)值。雖然通過(guò)超聲成像重構(gòu)缺陷幾何輪廓的方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)缺陷類型識(shí)別,但需要等待耗時(shí)的全局超聲掃描和數(shù)據(jù)合成的過(guò)程,其實(shí)時(shí)性不能滿足高速的在線檢測(cè)需要。而非成像式超聲檢測(cè)缺陷類型識(shí)別方法直接從超聲反射回波信號(hào)中提取特征參數(shù),通過(guò)分析特征參數(shù)與缺陷類型之間的

2、對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷類型識(shí)別,由于不需要等待全局超聲掃描和數(shù)據(jù)合成,該方法具有較高的實(shí)時(shí)性,特別適用于在線超聲檢測(cè)的場(chǎng)合。在實(shí)際應(yīng)用中,由于存在材料結(jié)構(gòu)噪聲對(duì)信號(hào)的干擾以及小樣本條件下先驗(yàn)知識(shí)缺乏等困難,非成像式超聲檢測(cè)缺陷類型識(shí)別的準(zhǔn)確性和可推廣性受到了嚴(yán)重影響。針對(duì)目前存在的這些問(wèn)題,本論文對(duì)非成像式超聲檢測(cè)缺陷類型識(shí)別中的關(guān)鍵技術(shù),包括結(jié)構(gòu)噪聲消除、缺陷特征提取與類型識(shí)別進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,提出了基于小波包變換的時(shí)頻鄰域自適應(yīng)消噪方法

3、、基于SFFS搜索的時(shí)頻優(yōu)選特征提取算法以及兩種基于支持向量機(jī)的融合決策識(shí)別方法法,并分別采用人工缺陷和石油套管自然缺陷對(duì)上述方法的可行性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 第一章,論述非成像式超聲檢測(cè)缺陷類型識(shí)別的重要意義,綜合國(guó)內(nèi)外關(guān)于非成像式超聲檢測(cè)缺陷類型識(shí)別關(guān)鍵問(wèn)題的研究現(xiàn)狀,分析當(dāng)前研究中存在的問(wèn)題,確定進(jìn)一步研究的方法路線。
　　 第二章,研究超聲反射回波信號(hào)的組成、分布特點(diǎn)和平穩(wěn)特性,分析典型人工缺陷的超聲反射回

4、波信號(hào)在不同空間域上的信息特征,為后續(xù)的信噪分離、特征提取和類型識(shí)別工作提供理論基礎(chǔ)。
　　 第三章,在分析結(jié)構(gòu)噪聲分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出基于小波包變換的時(shí)頻鄰域自適應(yīng)消噪方法。通過(guò)仿真信號(hào)和實(shí)測(cè)信號(hào)的消噪實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證該方法在提高信號(hào)信噪比和抑制信號(hào)失真方面的有效性。
　　 第四章,確定超聲反射回波信號(hào)的多特征提取框架,對(duì)四種相互獨(dú)立的傳統(tǒng)特征提取方法進(jìn)行研究,并給出具體的實(shí)現(xiàn)算法。針對(duì)傳統(tǒng)特征提取方法缺乏量化依據(jù)的問(wèn)題,

5、提出基于小波包分解、Fisher準(zhǔn)則和SFFS搜索算法的時(shí)頻優(yōu)選特征提取算法,并采用可分性測(cè)度對(duì)上述特提取方法的有效性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　 第五章,針對(duì)小樣本條件下超聲檢測(cè)缺陷類型識(shí)別的困難,提出兩種基于支持向量機(jī)的融合決策識(shí)別方法,分別應(yīng)用于缺陷類型框架已知和未知的場(chǎng)合。通過(guò)對(duì)人工缺陷進(jìn)行類型識(shí)別,驗(yàn)證上述識(shí)別方法的有效性。
　　 第六章,將所提出的方法應(yīng)用于石油套管自然缺陷的類型識(shí)別,研究信號(hào)消噪和特征提取對(duì)識(shí)別正確率的