时频域独立元分析方法实现超声兰姆波的多模式分离

作     者：楼思佳 刘珍黎 许凯亮 周昌 Lawrence HLe 他得安 LOU Sijia;LIU Zhenli;XU Kailiang;ZHOU Chang;Lawrence HLe;TA Dean

作者机构：复旦大学电子工程系上海200433 珠海复旦创新研究院珠海519000 宁波美童智能科技有限公司宁波315300 阿尔伯塔大学放射与诊断图像系埃德蒙顿T6G2R3加拿大 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2021年第46卷第1期

页      面：103-110页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(11525416,11827808,11974081) 上海市优秀学术带头人计划项目(19XD1400500) 上海市自然科学基金项目(19ZR1402700) 上海市科委国际合作项目(17510710700) 上海市青年科技启明星计划项目(20QC1400200) 专用集成电路与系统国家重点实验室自主课题项目(2018MS004)资助 

主　　题：短时傅里叶变换 时域有限差分 模式分离 独立元分析 时域信号 兰姆波 群速度 分离模式 

摘      要：为方便兰姆波信号分析与模式定征,提出一种将短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,STFT)与独立元分析(Independent Component Analysis,ICA)相结合的多模式超声兰姆波识别方法。首先通过STFT将兰姆波时域信号投影至时频域,基于各模式信号在时频域相对独立的特点,利用ICA实现混叠模式分离。根据分离模式时频能量脊提取各模式群速度曲线,进而估计板厚。将方法运用于时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)法仿真与钢板实验,分离得到A0、A1和S0三种模式。仿真与实验中平均群速度估计误差约为1.5%和2.0%,板厚估计误差约为0.3%和2.0%。仿真结果表明,在信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)不小于0 dB的情况下,时频域独立元分析方法均可实现兰姆波多模式分离、群速度曲线提取及板厚估计。