基于小波变换的薄层厚度电磁超声测量方法

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基于小波匹配追踪的薄板焊缝超声TOFD稀疏化成像方法

基于小波匹配追踪的薄板焊缝超声TOFD稀疏化成像方法方正中;赵烨;杨克已;郑鼎鼎;周红民【摘要】为解决薄板焊缝超声TOFD检测中信号易出现混叠的问题,提出了一种基于小波匹配追踪的超声TOFD稀疏化成像方法.针对传统匹配追踪算法存在的原子库原子数量巨大,算法计算效率低等问题,首先利用小波变换对超声TOFD检测原始信号在频域内进行分解,然后根据单个子带的特性建立原子库,利用匹配追踪算法将子带信号与原子库中的原子进行优化匹配,实现了信号的稀疏化处理,解决了超声TOFD检测技术在薄板焊缝应用中的关键技术难点.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2015(037)010【总页数】6页(P51-55,80)【关键词】超声TOFD成像;薄板焊缝;小波变换;匹配追踪;稀疏化【作者】方正中;赵烨;杨克已;郑鼎鼎;周红民【作者单位】衢州市特种设备检验中心,衢州324000;衢州市特种设备检验中心,衢州324000;浙江大学机械工程学院,杭州310027;衢州市特种设备检验中心,衢州324000;浙江大学机械工程学院,杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TG115.28薄层钢板及其焊接件在现代工业中应用广泛，焊缝是焊接件中最为薄弱的部分，需要依靠无损检测技术保障质量[1]。

超声TOFD成像检测技术是焊缝缺陷定量化检测最为有效的手段，然而薄层材料厚度较小时,直通波、缺陷衍射波以及底面反射波等超声TOFD检测原始信号易出现混叠的问题，因而提高超声TOFD检测信号的纵向分辨率以有效分离混叠信号，进而精确测量各信号的波达时间，实现缺陷定量化检测，是该技术在薄材焊缝质量检测中得以良好应用的关键。

近年来，国内外学者在提高超声检测的纵向分辨率方面进行了不少探索，利用数字信号处理技术提高超声检测纵向分辨率的研究十分活跃。

目前较为常用的技术主要有频域处理方法[2-4]和时域处理方法[5-7]两大类。

频域处理方法,如维纳滤波技术,虽然有较高的计算效率，但TOFD检测原始信号是由大扩散角声束信号入射到待检对象内部后，经由不同的声程传播所产生的结果，这些信号的频谱各异，使得在维纳滤波参考信号的选取上存在较大困难。

基于自适应滤波的薄层厚度超声测量方法

基于自适应滤波的薄层厚度超声测量方法黄巧盛; 周世圆; 张翰明; 姚鹏娇; 程垄【期刊名称】《《中国测试》》【年(卷),期】2019(045)010【总页数】6页(P34-39)【关键词】薄层测厚; 混叠信号分离; 自适应滤波; RLS算法; 超声脉冲回波法【作者】黄巧盛; 周世圆; 张翰明; 姚鹏娇; 程垄【作者单位】北京理工大学检测与控制研究所北京 100081【正文语种】中文【中图分类】TB5530 引言超声波测量具有非接触、非介入、设备简单和精度高的优点，因而广泛用于测距和测厚[1-2]。

应用超声脉冲回波法测厚时，由于超声波在薄层上界面的回波的持续时间较长，超声波在薄层中往复传播的时间较短，从而导致上下界面的回波发生混叠，无法直接读取上下界面的回波声时实现测厚。

针对这一问题，国内外的学者做了大量的研究：Haines和Bell[3]研究了通过声波垂直入射到多层材料内的声压反射系数幅度谱测量薄层的厚度。

李喜孟[4]通过小波变换模极大值法测量了铝表面环氧树脂薄层的厚度，该方法具有较强的噪声适应性。

陈秀明[5]分析了超声干涉法的信号变化规律，总结了声压反射系数谱极值的选取原则，提高了该方法的工程应用价值。

张伟等[6]基于声压发射系数幅度谱，采用相关系数法对薄层的厚度和声速进行了双参数反演，测量了雷达吸波涂层的厚度。

上述研究主要针对涂层厚度测量，薄层位于基底上，超声波经由耦合剂直接入射到薄层中。

对于三层结构中间的硅橡胶薄层，由于上层材料的不均匀性和粘接界面的非理想边界条件的客观存在，检测时的回波信号十分复杂，需要采取合适的处理方法分离出界面回波信号。

为此本文提出了基于RLS自适应滤波的信号分离方法，首先分析三层结构中超声波的传播过程，然后选取合适的滤波器阶数和遗忘因子后对信号进行自适应滤波处理提取界面回波，最后通过实验验证该方法合理有效。

1 RLS自适应滤波薄层测厚原理1.1 三层结构超声波传播过程金属-硅橡胶-高分子是典型的三层结构，广泛应用于工业领域。

基于小波分析的磁测数据处理流程及解释方法

基于小波分析的磁测数据处理流程及解释方法张恒磊;刘天佑【摘要】对某地区高精度磁测数据,为了有效分析地下场源的异常特征,作者采用小波分析方法对磁异常进行多尺度分析,获取不同深度层次的场源信息,结合平面、剖面资料的反演处理解释,利用2.5维模型反演建立了地下场源的地球物理模型.通过分析,认为小波多尺度分析可以更好的揭示深部场源的赋存信息,计算精度可靠,较传统的延拓、滤波等方法有更高的分辨率.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2009(033)006【总页数】5页(P686-690)【关键词】磁法勘探;小波分析;二度半模型反演;匹配滤波【作者】张恒磊;刘天佑【作者单位】中国地质大学,地球物理与空间信息学院,湖北,武汉,430074;中国地质大学,地球物理与空间信息学院,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】P631.2近几十年来，小波多尺度分析方法在地球物理信号处理领域得到了广泛的应用［1－6］，这主要得益于小波的时频局域分析能力。

小波多尺度分解能将重磁异常精细地分解到多个不同的尺度上来反映不同尺度和深度的异常，常被用于区域重磁场的分解和分析，能得到较好的效果［2－3］。

为此，我们采用小波多尺度分解方法，把实测磁异常分解为几个不同阶的细节，并用谱分析［7］方法计算它们所代表的场源深度，以此来分析深部是否还有未发现的铁矿体。

笔者通过实例分析小波多尺度变换的理论与应用效果，并与传统延拓方法进行比较，认为小波多尺度分析可以更好地揭示深部场源的赋存信息，计算精度可靠。

此外通过采用多种反演算法，以及充分结合地质资料进行二度半反演，可以有效地了解地下异常体的地质地球物理模型。

笔者通过分析总结，并结合中国地质大学(武汉)研发的MAGS磁法勘探软件系统，给出了一套简单实用的野外资料处理流程，希望有助于野外磁法勘探的数据处理工作，在磁法勘探热潮中启到更广泛积极的作用。

笔者主要对小波变换和匹配滤波算法原理作简单的介绍。

利用电磁波测量物体厚度的实验技术

利用电磁波测量物体厚度的实验技术引言：电磁波是一种波动现象，它包括无线电波、微波、可见光以及X射线等。

利用电磁波进行测量是一种常见的实验技术。

本文将探讨如何利用电磁波来测量物体的厚度，介绍相关的实验技术以及其应用。

一、电磁波测量物体厚度的原理物体的厚度是指物体的两个表面之间的距离。

利用电磁波测量物体厚度的原理是利用电磁波在物体中的传播特性来推测物体的厚度。

当电磁波遇到物体时，部分电磁波被吸收，经过物体的电磁波强度减弱，从而可以推测物体的厚度。

二、电磁波测量物体厚度的实验技术1. 雷达技术雷达是一种利用电磁波进行测量的技术，可以用来测量物体的距离和方位。

在雷达测量物体厚度的实验中，首先要确定发送电磁波和接收反射信号的位置，然后通过计算接收到的反射信号的延迟时间来推测物体的厚度。

雷达技术广泛应用于气象雷达、航空雷达等领域。

2. 电磁波干涉技术电磁波干涉技术是一种利用电磁波干涉现象进行测量的方法。

在电磁波干涉技术中，通过发送一束电磁波并测量它与物体相互干涉后的传播差异，可以推测物体的厚度。

这种技术广泛应用于光学干涉计、激光干涉计、雷射干涉计等。

3. 电磁波透射技术电磁波透射技术是一种利用电磁波透射性质进行测量的方法。

在电磁波透射技术中，可以通过测量电磁波在物体中的透射率来推测物体的厚度。

透射率与物体的厚度有关，通过透射率与厚度的关系，可以获得物体的厚度信息。

这种技术广泛应用于医学成像、材料分析等领域。

三、电磁波测量物体厚度的应用1. 材料工程在材料工程中，电磁波测量物体厚度技术广泛用于材料的非破坏性测试。

通过测量材料的厚度，可以判断材料的质量和性能，提高产品的可靠性和安全性。

2. 医学成像医学成像是一种利用电磁波进行人体内部结构诊断的技术。

利用电磁波测量物体厚度的技术可以用于医学成像中的CT扫描、核磁共振等。

这些技术可以实时测量人体的厚度，帮助医生进行诊断和治疗。

3. 航空航天在航空航天领域，电磁波测量物体厚度技术被广泛应用于飞机结构的健康监测。

一种简便的电磁超声测厚实现方法探究

一种简便的电磁超声测厚实现方法探究康宜华;涂君;杨芸;刘姚瑶【摘要】针对电磁超声(EMAT)测厚中大功率脉冲电源和高灵敏度放大器等设计困难的问题,提出了使用压电超声仪来完成电磁超声测厚功能的方法.该方法仅需要设计电磁超声探头和转换电路模块.通过试验确定了检测探头的参数以及磁化方式,并研制了转换器,实现了一种简易有效的电磁超声测厚功能.实践证明,该方法应用效果良好,具有很好的推广价值.%In thickness measurement using EMAT, it is difficult to design the large power pulse power supply and highly sensitive amplifier. Aiming at these problems, the method of adopting piezoelectric ultrasonic apparatus to accomplish the function of electromagnetic ultrasonic thickness measurement is proposed. With this method, only the electromagnetic ultrasonic probe and the module of conversion circuit are needed to design. The parameters and magnetization mode of the inspection probe are determined through a series of experiments, and the converter is developed, a simple and effective electromagnetic ultrasonic thickness measurement function is realized. Practice shows that the method offers good application effects and good promotion value.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2012(033)010【总页数】4页(P83-86)【关键词】压电超声仪;电磁超声;检测探头;转换器;信噪比【作者】康宜华;涂君;杨芸;刘姚瑶【作者单位】华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北武汉430074;华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TB5510 引言电磁超声技术是无损检测领域出现的一项新技术，国际上从20世纪60年代末便已开始进行这方面的研究。

基于脉冲回波式测厚的电磁超声检测技术

基于脉冲回波式测厚的电磁超声检测技术基于脉冲回波式测厚的电磁超声检测技术是一种应用广泛的非接触式厚度测量技术，在工业生产、材料研究等领域都有着重要的应用。

这种技术的原理是：通过在被测物表面接收一个由入射超声波产生的脉冲回波信号，并根据回波信号的到达时间，计算出被测物的厚度。

在实际应用中，会借助于电磁感应的原理，通过引入交变磁场来产生感应电流，进而产生相应的超声波信号，再利用这些信号进行测量。

基于脉冲回波式测厚的电磁超声检测技术一般分为以下几个步骤：第一步，选择合适的检测设备。

目前市场上已经有了很多不同种类的电磁超声检测仪器，用户可以根据实际需求选择适合自己的设备。

第二步，进行设备的安装和校准。

安装设备时，需要严格按照使用说明进行操作，保证设备处于良好的工作状态。

校准设备时，需要利用已知厚度的标准样品，将设备的灵敏度和准确度进行调整。

第三步，进行被测物的准备工作。

因为该技术是非接触式测量，因此被测物应该是平整光滑的，并且表面不能存在太多的杂质或瑕疵，否则可能会对测量结果产生干扰。

第四步，进行检测。

将电磁超声设备悬挂在被测物表面上方，通过产生交变磁场来感应超声波信号，然后根据接收到的回波信号计算出被测物的厚度。

在进行检测时，需要注意设备与被测物距离的合适性，以及测量点的选择和数量，以保证测量结果的准确性和可靠性。

第五步，对检测结果进行分析和处理。

将测量结果进行汇总和比较，对异常结果进行进一步的处理、排除和分析。

同时，需要将测量结果与相关的标准和规范进行比对，以评估被测物的质量和性能。

综上所述，基于脉冲回波式测厚的电磁超声检测技术具有操作简便、精度高、可靠性强等优点，已经成为了材料研究和工业生产中不可或缺的技术手段之一。

不过，在实际操作过程中，需要严格遵循操作规程和使用说明，才能保证检测结果的准确性和可靠性。

小波分析在超声测厚信号特征提取中的应用

试验研究2010年第32卷第12期小波分析在超声测厚信号特征提取中的应用刘晓蕾,王召巴,陈友兴,金永,赵霞(中北大学电子测试技术国家重点实验室,太原 030051)摘要:采用超声波对旋压固体火箭发动机的绝热层厚度进行检测时,检测信号中的纹理噪声影响了界面回波的确定,进而影响绝热层厚度的准确测量。

通过分析绝热层超声测厚信号特点和噪声来源,提出了利用小波变换对检测信号进行处理的方法。

仿真结果表明,运用小波分析得到的厚度特征有很大的改善,通过试件厚度的计算,验证了测量的有效性和准确性。

关键词:超声波检测;绝热层;小波变换;特征提取中图分类号:T N553;T G 115.28 文献标志码:A 文章编号:1000-6656(2010)12-0948-03The Application of Wavelet Analysis in C haracteristic Extraction of Ultrasonic SignalLIU Xiao -Lei,WANG Zhao -Ba,CHEN You -X ing,JIN Yong,ZHA O Xia(N atio na l K ey L abo rato ry of Electr onic test T echno log y in N o rth U niver sity o f China,T aiy uan 030051,China)Abstract:During the ultrasonic thickness detection for t he heat insulatio n layer of spinning -made so lid r ocket motor s,the tex tur e no ises in the echo signals affected the deter mination of the interface retur ning wav e and the accuracy of the thickness measur ement.By analyzing the char acter istics o f ultr asonic thickness sig nals and the so ur ces of the noises,a pro cessing scheme using a wav elet analy zing po st -pr ocessing pr og ram w as pro po sed.Simulatio n r esults wer e pr esented to ver ify the v alidity and the accuracy of the measur ement.Keywords:U ltr aso nic test ing ;I nsulation;W avelet analysis;Character istic ext ractio n火箭发动机绝热层超声测厚技术是发动机质量评价研究的热点。

电磁超声波测厚方法及装置[发明专利]

专利名称：电磁超声波测厚方法及装置
专利类型：发明专利
发明人：闫重强,段凯,钱宏亮,李赛霄,王艳斌,李涛申请号：CN201410727877.0
申请日：20141202
公开号：CN104359432A
公开日：
20150218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明实施例提供了一种电磁超声波测厚方法及装置，改善了现有超声波测厚方法准确度有待提高的问题。

方法包括：从待检测体的上底面向下底面猝发多个波；获得猝发的多个波在待检测体下底面的第一反射脉冲簇B1和第二反射脉冲簇B2；第一反射脉冲簇B1和第二反射脉冲簇B2中均包括多个峰值，第一反射脉冲簇B1和第二反射脉冲簇B2中的每个峰值分别对应一个时间间隔；计算第一反射脉冲簇B1中任一峰值对应的时间间隔与第二反射脉冲簇B2中任一峰值对应的时间间隔的比值，选取时间间隔比值属于预设阈值的两个时间间隔；根据选取的时间间隔计算出待测检测体的厚度。

使用该方法，可以显著提高超声波测厚的准确度，实施方便，易于推广应用。

申请人：中电科信息产业有限公司
地址：450000 河南省郑州市郑东新区博学路36号
国籍：CN
代理机构：北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：饶钱
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【CN110108240A】一种基于自适应滤波的薄层厚度测量方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910327908.6(22)申请日 2019.04.23(71)申请人北京理工大学地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人周世圆　黄巧盛　胡怡　程垄　姚鹏娇　(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人李微微　刘西云(51)Int.Cl.G01B 17/02(2006.01)(54)发明名称一种基于自适应滤波的薄层厚度测量方法(57)摘要本发明提出一种基于自适应滤波的薄层厚度测量方法，将无中间薄层时上层结构，即参考层结构的回波信号作为自适应滤波器的参考信号，通过基于递推最小二乘法的自适应滤波算法，将三层结构中间层上下界面的混叠回波信号中的上界面信号分离出来，得到包含下界面的一次回波信号S 11和二次回波信号S 12的误差信号e，进而准确的测量出三层结构的中间薄层的厚度，克服了现有技术中在通过超声脉冲回波法测量多层结构的中间薄层厚度时，若薄层与上下层结构之间的上界面回波和下界面回波发生混叠时无法实现测量中间薄层厚度的缺陷。

权利要求书1页说明书4页附图3页CN 110108240 A 2019.08.09C N 110108240A权　利　要　求　书1/1页CN 110108240 A1.一种基于自适应滤波的薄层厚度测量方法，所述薄层位于上层结构和下层结构之间，形成三层结构，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：采用超声脉冲从参考层结构的上表面垂直入射，得到参考层结构下表面的回波信号d，其中，所述参考层结构的材料与厚度与所述上层结构的材料与厚度均相同；S2：采用超声脉冲从所述三层结构的上表面垂直入射，得到上界面与下界面共同形成的混叠回波信号x，其中，上界面为薄层和上层结构之间的形成的交界面，下界面为薄层和下层结构之间的形成的交界面；S3：将回波信号d与混叠回波信号x分别作为基于递推最小二乘法的自适应滤波器的参考信号和输入信号，然后进行自适应滤波，得到参考信号和输入信号之间的误差信号e；S4：测量误差信号e中包含的下界面的一次回波信号S11和二次回波信号S12之间的时间差Δt，然后由如下公式计算薄层的厚度h：h＝Δt×c其中，c为薄层的声速，由薄层的材料决定。

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学报
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．３Ｍａｒ．２０ｌ３
２０１３年３月
２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４，Ｃｈｉｎａ）
ＪｉａｏＪｉｎｇｐｉｎ，ＹｕＺｈａｏｑｉｎｇ，ＬｉｕＷｅｎｈｕａ，ＺｈａｎｇＱｉａｎｇ
（，．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，Ｃｈｉｎａ；
基于小波变换的薄层厚度电磁超声测量方法木
焦敬品，于兆卿。，刘文华，张
（１．北京工业大学机械工程与应用电子技术学院
强
秦皇岛０６６００４）
北京１００１２４；２．燕山大学机械工程学院
ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｃｏｕｓｔｉｃｔｈｉｃｋｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｉｎｌｉｑｕｉｄｌａｙｅｒｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｕｌａｉｔｒｙｅｘ —
Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｃｏｕｓｔｉｃｔｈｉｃｋｎｅｓｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｉｎ
ｌｉｑｕｉｄｌａｙｅｒｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｇｅａｒｓ，ｂｅａｒｉｎｇｓａｎｄｓｅａｌｓｒｅｌｉｅｓｏｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄｌａｙｅｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｕｌｓｅ — ｅｃｈｏｍｅｔｈｏｄｈａｓｌｏｗｔｉｍｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｉｔｉｓｄｉｆｉ— ｆｃｕｌｔｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｔｈｉｎｌａｙｅｒ；ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗｉｔｈｐｉｅｚｏｅｌｅｃ－
摘
要：机械结构（如齿轮、轴承、密封）中薄液体层对其性能有很大影响。针对传统超声反射回波方法时间分辨率低，难以实现
薄层厚度测量以及压电换能器测量结果受界面耦合性能影响问题，提了基于小波变换奇异点提取的薄液体层厚度电磁超声测量方法。同时，研究了小波变换基函数及分析尺度对薄液体层超声回波信号奇异点提取的影响，优化出适合薄层厚度测量的小波
ｔｒｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｉＳｅａｓｙｔｏｂｅｉｎｌｕｆｅｎｅｅｄｂｙｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｉｃｒｔｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄｓｐｅｃｉｍｅｎ．Ｉｎ
变换基函数和分析尺度范围。检测试验表明，基于小波变换奇异点提取的电磁超声技术可以很好地实现薄液体厚度测量。
关键词：机械结构；液体层；厚度测量；电磁超声传感器；小波变换；奇异点
中图分类号：ＴＢ５５１ＴＨ７３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．４０