超声导波主动聚焦及数据压缩技术研究

发布时间：2023-10-15 18:24

　　结构健康监测作为一种对在役工程结构进行损伤识别的技术,广泛应用于多行业、多领域。在结构健康监测对大型化构件监测能力、网络化监测模式和无线化监测手段的迫切需求下,为了解决监测系统大范围检测、精细化检测以及大数据无线传输的难题,突破结构健康监测技术现状的局限性,本文提出了基于多通道超声导波的监测方案。一方面,超声导波无损检测技术具有检测范围大、检测能力强等诸多优点,但仍存在大型构件特征定位精度低、特殊结构能量衰减严重等不足,而超声导波结合相控阵、多通道技术,能通过实时的主动聚焦技术实现更大检测范围的同时,实现精细化检测,提高特征定位精度和导波信号信噪比;另一方面,大型化、网络化、无线化的监测背景、以及多通道的引入对监测传感网络的成本、存储传输、续航以及监测系统的实时性带来了巨大挑战,为此本文也提出了 一种基于压缩感知的导波数据压缩与重构方案。因此,在研发多通道超声导波仪器系统的基础上,针对具有代表性的板类构件和管类构件实现基于多通道超声导波主动聚焦技术,以及导波数据压缩重构方案,论证方案的有效性和可行性。具体研究内容包括:第一章,绪论。介绍了结构健康检测的广泛应用和趋势,提出多通道超声导波...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 多通道导波在线监测相关技术及其发展趋势
        1.2.1 研究现状及其发展趋势
        1.2.2 存在问题和对策分析
    1.3 研究内容及章节安排
第二章 多通道超声导波硬件系统研发
    2.1 引言
    2.2 多通道导波检测的技术优势
        2.2.1 检测模式对比
        2.2.2 多通道的优越性
    2.3 多通道导波仪器的研发
        2.3.1 单板硬件设计
        2.3.2 多通道硬件设计
    2.4 多通道导波仪关键参数实验测试
        2.4.1 时延精度实验测试
        2.4.2 能量可控实验测试
    2.5 本章小结
第三章 多通道超声导波主动聚焦技术研究
    3.1 引言
    3.2 基于板类结构的阵列导波聚焦研究
        3.2.1 实验说明
        3.2.2 相控聚焦原理
        3.2.3 实验研究
    3.3 基于管类结构的多通道导波声场控制技术研究
        3.3.1 实验说明
        3.3.2 声束控制聚焦原理
        3.3.3 实验研究
    3.4 本章小结
第四章 导波监测数据压缩理论研究
    4.1 引言
    4.2 数据压缩方案概述
        4.2.1 传统数据压缩方案概述
        4.2.2 适用性分析
    4.3 压缩感知的引入
        4.3.1 采样定理的突破
        4.3.2 嵌入式系统的适用性
    4.4 基于压缩感知算法的数据压缩
        4.4.1 压缩感知基本理论
        4.4.2 基于稀疏贝叶斯学习的压缩感知框架
    4.5 本章小结
第五章 基于压缩感知的导波数据压缩与重构
    5.1 引言
    5.2 基于嵌入式终端的导波数据压缩方案
        5.2.1 采集和压缩的同步
        5.2.2 效率优化
    5.3 超声导波信号的稀疏字典设计与分析
        5.3.1 稀疏分解的字典设计
        5.3.2 块结构稀疏性分析
    5.4 基于BAMP的导波压缩数据的重构
        5.4.1 重构问题概述
        5.4.2 优化问题推导
        5.4.3 BAMP算法
    5.5 导波数据压缩重构性能实验分析
        5.5.1 实验概述
        5.5.2 压缩率实验
        5.5.3 块结构尺寸实验
        5.5.4 管道腐蚀监测实验
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的科研成果与参加的科研项目



本文编号：3854429