基于貝葉斯估計的金屬斷口表面白光干涉檢測信號去噪研究.pdf

1、由于工程零件斷口表面的特征信息對于研究斷裂的形成機理以及擴展過程具有相當重要的價值,因此斷口微觀形貌的定量分析越來越受到人們的重視。采用掃描電鏡來獲取斷口表面微觀形貌是一種較常用的方法,但獲取的二維圖像數(shù)據(jù)缺少縱向表面高度信息。近年來,針對斷口表面形貌極其復雜的三維特征,人們已著重轉向采用三維方式來探討和獲取斷口表面的微觀形貌,在表面三維微觀形貌的眾多測量方法中,我們所采用的掃描白光干涉法具有系統(tǒng)結構簡單、成本低、檢測速度快、精度達納米

2、級別等技術特點。
　　但在許多具體的實際測量過程中,由于受到環(huán)境、實驗設備等因素的干擾,實驗中所采集到的白光干涉信號中含有大量的噪聲,極大地影響了信號的測量精度。因而,白光干涉信號前期的去噪處理工作顯得尤為重要,對白光干涉信號進行去噪處理不僅能夠剔除信號中的噪聲,而且還能突出有用信號的特征,從而為后續(xù)的斷口表面三維微觀形貌的重建打好基礎。
　　考慮到金屬斷口表面形貌具有極其復雜的特點,本文首先采用掃描白光干涉法對30CrMn

3、SiA合金樣品斷口表面進行實驗檢測,從而得到待測面的白光干涉圖序列,然后通過MATLAB編程對采集到的白光干涉圖序列進行處理,進而檢測出金屬斷口表面單像素點的白光干涉檢測信號。其次,針對白光干涉檢測信號的強噪聲特性,本文首次提出一種基于貝葉斯估計的信號去噪方法,應用于合金斷口表面的白光干涉檢測信號的去噪處理,并且與常用的幾種信號處理方法(中值濾波、均值濾波法、傅里葉變換、小波變換)的去噪效果進行了對比。最后利用基于貝葉斯估計的信號去噪算

4、法對30CrMnSiA合金斷口的白光干涉系列圖像進行表面三維微觀形貌重建,并采用二維剖面圖法以及功率譜密度法與原始表面形貌數(shù)據(jù)進行了分析與比較。
　　根據(jù)信號去噪性能指標(均方誤差、峰值信噪比)以及信號的頻譜分布這兩種去噪評判標準,實驗結果表明,基于貝葉斯估計的去噪方法不僅提高了去噪后白光干涉檢測信號的去噪性能,而且大幅度地保留了信號的細節(jié)信息和邊緣信息,并有效地改善了白光干涉檢測信號嚴重退化及畸變的問題,是一種實現(xiàn)簡單、效果較好