|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.2.1 Схема расчета энергии сисгнала АЭ |
В научных школах, занимающихся АЭ диагностикой материалов, сложились два основных направления, основанных на идентификации сигналов: 1) анализ частотного Фурье спектра сигналов АЭ [216]; 2) анализ формы огибающей сигналов АЭ и основанный на этом анализ интегральной энергетической характеристики сигналов [235]. Частотный Фурье-анализ сигналов АЭ является достаточно информативным, однако, недостаточно полным и малоэффективным для оценки функций и сигналов с локальными особенностями. Идентификация сигналов, основанная на анализе формы огибающей и энергии сигналов АЭ, также имеет ряд недостатков, связанных с распознаванием близкорасположенных во времени друг относительно друга сигналов и их зависимостью от характеристик акустического тракта. Тем не менее, вышеуказанные методы имеют достаточную достоверность и широко применяются для исследования кинетики накопления повреждений в целом [258]. Представленная в работе методика анализа сигналов включала в себя частотный Фурье-анализ и вейвлет анализ сигналов АЭ. Вейвлеты (от англ. wavelet(s) – короткая волна) с момента их открытия нашли широкое применение для обработки нестационарных радиосигналов и изображений. Основным направлением практического использования вейвлетов были компрессия сигналов и изображений и фильтрация шумов. Другим, важным направлением применения вейвлетов, является их использование в качестве средства анализа нестационарных сигналов с локальными особенностями [259, 260].
Вейвлет-преобразование регистрируемых сигналов осуществлялось на основе вейвлета Добеши 8 (Db 8), как затухающего и наиболее близко подходящего по структуре к получаемым модельным сигналам АЭ вейвлета (рис. 3.2.2). Центральная (относительная) частота данного вейвлета составляет 2/3 или после округления 0,667, что позволяет перекрыть весь полезный спектр исследуемого сигнала. Расчетная центральная частота вейвлета, определяемая для первого уровня разложения с масштабным коэффициентом а = 1, равняется F0 = 6,25 МГц·0,667 = 4166,67 кГц. Вейвлет разложение с масштабным коэффициентом а = 2 осуществляется на частоте F1 = 4166,67/2 = 2083,33МГц. Третьему масштабному коэффициенту а = 3 соответствует частота F2 = 4166,67/3 = 1388,89МГц, и так далее. В результате масштабного вейвлет-разложения большим значениям масштабных коэффициентов соответствуют низкие частоты, а маленьким – высокие.
|
а) б) |
|
Рис. 3.2.2 Вейвлет Добеши 8: а) масштабирующая φ-функция ,б) ψ-функция вейвлета |
Высокие частоты на вейвлет-спектрограмме (рис. 3.2.3) отображаются не равномерно с низкими. Неравномерность может быть исправлена применением логарифмической шкалы, когда вместо значений a = k, где k = 1,…,N, берутся степени ak, где k = 1,…,N. В данном случае отношение частот двух соседних строк коэффициентов вейвлет-разложения будет постоянно и равно a.
|
|
|
Рис. 3.2.3 Вейвлет спектр сигнала АЭ, зарегистрированного при возбуждении единичной волной длительностью 3 мкс, построенный на основе разложения вейвлетом Добеши 8 |
Линейность полосы частот в электрическом тракте усиления сигналов комплекса АЭ начинается с частоты 30-50 кГц. При отношении частот соседних строк a = 2 для обеспечения анализа наиболее низкой частоты сигнала АЭ необходимо выбрать a7 = 27 = 128 масштабных коэффициентов вейвлет-разложения. В результате обработки сигналов были получены ряды значений вейвлет–коэффициентов, соответствующих псевдо–частотам разложения от F0 = 4166,67 кГц до F7 = 32,55 кГц.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
