用分数阶微分实现时频重叠多模式兰姆波的模式分离
发布时间：2021-03-08 06:35
为了分离时频重叠多模式超声兰姆波,提出了一种用分数阶微分理论实现多模式兰姆波模式分离的方法。以时频重叠的S1和A1模式混合信号为例,用赛利斯分布作为幅值谱的模型,首先对信号做频散补偿,由补偿后信号幅值谱分数阶微分推导了幅值谱特征参数的计算式并根据信号模型重建幅值谱,然后结合兰姆波的频散特性推导出对应的相位谱,并通过幅值谱和相位谱重构各模式的信号,实现模式分离。对1 mm钢板中仿真时频重叠的S1和A1模式信号分离结果显示分离出信号的幅值和带宽相对误差小于6%,中心频率相对误差小于0.25%。实验结果也证实了方法的可行性。因此当混合信号幅值谱不完全交叠时,本方法可以实现多模式兰姆波信号的分离,有助于多模式兰姆波频散信号的分析和识别。
【文章来源】：声学学报. 2020,45(02)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频散补偿和分数阶微分的多模式兰姆波分离[J]. 倪龙,陈晓. 物理学报. 2018(20)
[2]焊接薄板中S0兰姆波对槽型缺陷响应特性的数值研究[J]. 郑海超,朱新杰,高广健,邓明晰. 应用声学. 2018(01)
[3]碳纤维复合材料层板冲击损伤的空气耦合兰姆波成像检测[J]. 饶璐雅,陈果,卢超,石文泽. 宇航材料工艺. 2017(05)
[4]兰姆波在搭接焊缝上的反射和透射[J]. 李阳,蔡桂喜,董瑞琪. 声学学报. 2017(04)
[5]分层固体板中导波的激发与频散特性[J]. 张超,阎守国,张碧星,师芳芳. 声学学报. 2017(01)
[6]弯曲导波模态分离与频散补偿研究[J]. 陈乐,王悦民,耿海泉,叶伟,邓文力. 中国测试. 2016(12)
[7]电磁超声换能器激发超声兰姆波的模式展开分析[J]. 李明亮,邓明晰,高广健. 声学学报. 2014(03)
[8]超声导波的频散补偿与模式分离算法研究[J]. 许凯亮,谈钊,他得安,王威琪. 声学学报. 2014(01)
[9]采用单个压电传感器的单模式兰姆波激发频率的选择[J]. 张海燕,曹亚萍,于建波,陈先华. 物理学报. 2011(11)
[10]多模式兰姆波走时提取的希尔伯特黄变换方法[J]. 张海燕,樊仕轩,吕东辉. 振动、测试与诊断. 2008(03)
本文编号：3070590
【文章来源】：声学学报. 2020,45(02)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图１赛利斯模型的１？２阶分数阶微分??１．１．１极大值的参数估计器??
，ａ：为传播距离，％（〇；）为??对应模式相速度。由此可得５⑴相位谱为：??（ｐ（ｕ）?＝?—ｕｊ??．ｃｐ（ｗ）??＋?］?＋?ａ；ｃｔ〇．??（１３）??因此由激励信号的幅值谱特征参数和传播距离??即可得到传播一段距离后接收到信号的相位。??１．３多模式兰姆波信号分离??首先对待处理信号用第一个模式特性进行频散??补偿，然后对补偿后的信号做傅里叶变换得到幅值??２??埘〇??暨??－２??－４??－６．??１０?１５?２０?２５?３０??时间（ｌ〇ｓ）??图２（ｂ）激励信号??９（ｔ）??２７Ｔ??２丌??ｒ＊＋ｏｏ??２ｔｔ??ｒ＊＋〇〇??（＊＋〇０??（ｙ（ｗ）ｅ＿ｉｗ＾＞）ｅｉａ；ｔｄｗ＝：?（１２）??（Ｐ（ｗ）ｅ＿ｉｗ?（＊０＋由）＋ｉＷｃ＊。）?ｅｉｗ＊ｄｗ，??１?２?３?４?５??频厚积／ｄ?（ＭＨｚ－ｍｍ）??图２（ａ）兰姆波入射角频厚积特性曲线??３＾２?￣ｈ?ｂ＼??学?学??的参数估计：??，?，?，?Ｌ?－＼－２ｑ?—?ｑ２??叫＝石３?＋?ｈ?ｈ?Ｈ?—?，??１?＋?＾ｆ??７＆３?＋?３６２?＋?＾１??（９）??由式（６）和式（９）可以推出兰姆波幅值谱参数??Ａ?和ｃｒ的表达式：??＼／３?＋?—?９２（°３?＋?〇２?＋?ｆｌｉ?＋?ａ〇）??３?—?ｇ?１?４ｑ?—?２??了?Ｗ＋ｌ??２ｑ－ｌ??－２＼?９－１??＋?４（２２?＋?２（２ｉ?＋?ａ〇）??＾?—?—?＼／３?－＼－２ｑ?—?＾２（〇３＋〇２＋＾１?＋?？〇）??ｖ?ＣＪＣ?＝?６３?＋?６２?＋?６１?４－?６〇?＋??ｇ值由求解?
，ａ：为传播距离，％（〇；）为??对应模式相速度。由此可得５⑴相位谱为：??（ｐ（ｕ）?＝?—ｕｊ??．ｃｐ（ｗ）??＋?］?＋?ａ；ｃｔ〇．??（１３）??因此由激励信号的幅值谱特征参数和传播距离??即可得到传播一段距离后接收到信号的相位。??１．３多模式兰姆波信号分离??首先对待处理信号用第一个模式特性进行频散??补偿，然后对补偿后的信号做傅里叶变换得到幅值??２??埘〇??暨??－２??－４??－６．??１０?１５?２０?２５?３０??时间（ｌ〇ｓ）??图２（ｂ）激励信号??９（ｔ）??２７Ｔ??２丌??ｒ＊＋ｏｏ??２ｔｔ??ｒ＊＋〇〇??（＊＋〇０??（ｙ（ｗ）ｅ＿ｉｗ＾＞）ｅｉａ；ｔｄｗ＝：?（１２）??（Ｐ（ｗ）ｅ＿ｉｗ?（＊０＋由）＋ｉＷｃ＊。）?ｅｉｗ＊ｄｗ，??１?２?３?４?５??频厚积／ｄ?（ＭＨｚ－ｍｍ）??图２（ａ）兰姆波入射角频厚积特性曲线??３＾２?￣ｈ?ｂ＼??学?学??的参数估计：??，?，?，?Ｌ?－＼－２ｑ?—?ｑ２??叫＝石３?＋?ｈ?ｈ?Ｈ?—?，??１?＋?＾ｆ??７＆３?＋?３６２?＋?＾１??（９）??由式（６）和式（９）可以推出兰姆波幅值谱参数??Ａ?和ｃｒ的表达式：??＼／３?＋?—?９２（°３?＋?〇２?＋?ｆｌｉ?＋?ａ〇）??３?—?ｇ?１?４ｑ?—?２??了?Ｗ＋ｌ??２ｑ－ｌ??－２＼?９－１??＋?４（２２?＋?２（２ｉ?＋?ａ〇）??＾?—?—?＼／３?－＼－２ｑ?—?＾２（〇３＋〇２＋＾１?＋?？〇）??ｖ?ＣＪＣ?＝?６３?＋?６２?＋?６１?４－?６〇?＋??ｇ值由求解?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于频散补偿和分数阶微分的多模式兰姆波分离[J]. 倪龙,陈晓. 物理学报. 2018(20)
[2]焊接薄板中S0兰姆波对槽型缺陷响应特性的数值研究[J]. 郑海超,朱新杰,高广健,邓明晰. 应用声学. 2018(01)
[3]碳纤维复合材料层板冲击损伤的空气耦合兰姆波成像检测[J]. 饶璐雅,陈果,卢超,石文泽. 宇航材料工艺. 2017(05)
[4]兰姆波在搭接焊缝上的反射和透射[J]. 李阳,蔡桂喜,董瑞琪. 声学学报. 2017(04)
[5]分层固体板中导波的激发与频散特性[J]. 张超,阎守国,张碧星,师芳芳. 声学学报. 2017(01)
[6]弯曲导波模态分离与频散补偿研究[J]. 陈乐,王悦民,耿海泉,叶伟,邓文力. 中国测试. 2016(12)
[7]电磁超声换能器激发超声兰姆波的模式展开分析[J]. 李明亮,邓明晰,高广健. 声学学报. 2014(03)
[8]超声导波的频散补偿与模式分离算法研究[J]. 许凯亮,谈钊,他得安,王威琪. 声学学报. 2014(01)
[9]采用单个压电传感器的单模式兰姆波激发频率的选择[J]. 张海燕,曹亚萍,于建波,陈先华. 物理学报. 2011(11)
[10]多模式兰姆波走时提取的希尔伯特黄变换方法[J]. 张海燕,樊仕轩,吕东辉. 振动、测试与诊断. 2008(03)
本文编号：3070590
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