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电磁超声接收系统的抗干扰设计与噪声抑制算法研究
| 论文题名： | 电磁超声接收系统的抗干扰设计与噪声抑制算法研究 |
| 关键词： | 车辆工程;轮对探伤系统;电磁超声接收系统;抗干扰设计;噪声抑制算法 |
| 摘要： | 电磁超声检测技术具有无需耦合剂、耐高温等优点，广泛应用于无损检测的各个领域。然而，由于电磁超声换能器(EMAT)换能效率低，且对噪声敏感，易受环境影响。基于电磁超声的列车轮对踏面探伤系统，由于受到外界电磁干扰(EMI)的影响，导致检测出现漏判和误判。为了改善轮对踏面探伤系统的抗干扰能力，提高检测准确性，本文对电磁超声接收系统的抗干扰设计与噪声抑制算法进行了研究。 针对轮对踏面探伤系统中的电磁干扰问题，分析电磁干扰的机理，提出电磁超声接收系统抗干扰设计和噪声抑制算法的研究方案。 针对电磁超声接收换能器受到近场干扰影响的问题，提出一种电磁超声接收换能器的接收线圈结构。该结构改变了传统接收线圈的绕线方式，并对接收线圈参数和磁铁进行设计，理论分析证明这种结构能够克服传统接收换能器对近场干扰抑制能力弱的问题。实验结果表明，所设计的电磁超声接收换能器使信噪比提高了约5.6倍。 针对电磁超声换能器受到远场干扰影响的问题，提出一种电磁屏蔽方案设计。利用有限元软件仿真分析了多种屏蔽方案对EMAT的接收信噪比的提升效果，确定最佳屏蔽方案。实验结果表明，所设计的屏蔽方案使信噪比提高了约3倍。 针对现有检测算法对强噪声干扰抑制能力弱的问题，采用含有小波消噪算法、包络提取算法和缺陷判别算法的噪声抑制算法组合方案。该算法方案首先利用小波消噪滤除高频噪声，并保留强噪声干扰的低频特征，然后根据超声信号与噪声干扰频率特征的不同将干扰剔除；并根据超声波在轮对踏面中的传播特点，提出了一种缺陷回波信号判别算法。实验结果表明，抗干扰设计方法和噪声抑制算法能使检测准确率从74％提高至96%。 |
| 作者： | 王亚坤 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 翟国富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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