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基于混沌振子的超声导波检测方法研究
| 论文题名： | 基于混沌振子的超声导波检测方法研究 |
| 关键词： | 管道检测;超声导波;信号识别;混沌振子 |
| 摘要： | 超声导波检测技术是近年来长距离管道无损检测领域兴起的重要检测技术，具有检测速度快、检测范围广等优点。然而，由于超声导波的频散、多模态、衰减特性，使得导波信号的识别成为了损伤检测的重点。为了提高超声导波检测的精度以及检测长度，基于混沌理论的初值敏感性以及噪声免疫性，本文开展了基于混沌振子的超声导波信号检测方法的研究。 基于二维非自治的Duffing方程以及三维自治的Lorenz方程分别构建了超声导波信号检测的混沌系统，详细地介绍了两个混沌系统动力学行为的变化。通过选取适合的参数使得混沌系统处于周期状态向混沌状态跃迁的临界状态，然后将标准导波信号输入，计算可得Duffing系统对导波信号检测的最低信噪比门限为-18dB，而Lorenz系统的最低信噪比门限则为-23dB。研究结果表明，基于混沌振子的超声导波弱信号检测灵敏度高，其中Lorenz系统在检测微缺陷处有较大的优势，而Duffing系统在检测小缺陷有优势。 此外，为了验证该方法在导波频散与多模态情况下的有效性，开展了小缺陷管道超声导波检测的数值模拟与实验研究，在管道中分别设置无损、单裂纹、双裂纹等三种缺陷设置共5种工况，通过理论研究分析选取了激励导波信号的频率、模态，加载方式等参数，获取超声导波在多种工况管道下传播的数值模拟和实验信号。依次将数值模拟信号与实验信号分别输入Duffing混沌系统和Lorenz混沌系统中，两个系统的响应结果均表明能够很好的识别被噪声淹没的缺陷回波信号，从而识别管道中缺陷的存在。针对管道中损伤的定位，本文基于二分法探究了Duffing混沌系统以及Lorenz混沌系统的定位效果，通过对待测信号逐级二分检测，最终确定缺陷回波信号的时域位置，最终定位结果表明两个系统在一定精度下均能够有效的定位出缺陷位置。研究结果证明，基于混沌振子的超声导波检测能够有效地延长超声导波的检测距离以及提高灵敏度。 |
| 作者： | 温宇立 |
| 专业： | 力学、工程力学 |
| 导师： | 马宏伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 暨南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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