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基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法

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机械工程学报 2024年第4期60卷 250-258页

作者：王小丫王鉴秦鹏韩星程聂鹏飞韩焱中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051 中北大学山西省现代无损检测工程技术研究中心太原030051

由于超声导波的多模态特性和频散特性,实际检测时在同一激发频率下存在多种模态的混合信号,影响导波检测的灵敏度。针对上述存在的问题,在建立导波频散信号的数学模型的基础上,提出一种基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法... 详细信息

由于超声导波的多模态特性和频散特性,实际检测时在同一激发频率下存在多种模态的混合信号,影响导波检测的灵敏度。针对上述存在的问题,在建立导波频散信号的数学模型的基础上,提出一种基于导波基函数投影变换的单模态超声导波提取方法。首先根据频散传递函数建立各模态导波信号的数学模型,将各模态导波信号构建为一组导波模态基,之后,以模态基函数为投影变换核,对接收信号进行投影变换,从而实现多模态混叠信号中单模态导波信号的提取。通过对板中的Lamb波S_(0)、A_(0)和A_(1)混合模态仿真和实际信号处理试验表明,提出的方法无需频散补偿即可实现多模态混叠信号中单模态导波信号的有效提取。

关键词：导波导波基投影变换模态提取

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内弹道加速度信号误差优化方法研究

火炮发射与控制学报 2024年第2期45卷 28-35,49页

作者：董浩森边瑞卿张永杰康良伟胡宇李凯中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051

在使用弹载存储式加速度传感器系统进行火炮内弹道的运动参数获取时,由于其内部电源纹波与传感器自身所携带干扰等原因,采集到的加速度信号携带多种噪声,导致加速度解算误差变大。为了减小加速度的解算误差,提出了基于改进自适应噪声的... 详细信息

在使用弹载存储式加速度传感器系统进行火炮内弹道的运动参数获取时,由于其内部电源纹波与传感器自身所携带干扰等原因,采集到的加速度信号携带多种噪声,导致加速度解算误差变大。为了减小加速度的解算误差,提出了基于改进自适应噪声的完备集成经验模态分解(ICEEMDAN)的加速度信号处理方法,并根据Spearman相关系数与模糊熵值的综合评价方式对模态分量进行降噪处理,使用处理后的模态分量进行加速度信号重构。对重构前后的加速度信号进行时频域分析和多种算法滤波效果对比,结果表明,信号中的噪声被有效滤除,相对于数字滤波、平滑滤波、EMD等算法,ICEEMDAN算法处理后的加速度信号的信噪比有明显提高;处理后的加速度信号解算的平均相对误差率为2.67%,相比于直接对原始信号速度解算,平均相对误差率减小了9.43%。因此在对内弹道加速度信号进行解算时,使用ICEEMDAN算法进行信号处理可以有效降低积分解算误差。

关键词：模态分解相关系数加速度误差优化内弹道

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基于直线扫描的引信钢球分层成像检测算法

兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 247-252,322页

作者：吉泓洁陈平赵耀霞张永伟朱勋中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051 重庆长安望江工业集团有限公司重庆401120

针对现有的火药引信装配正确性检测方法中存在的无法准确检测遮挡严重的零件的问题,提出了引信中钢球分层成像定位检测算法。将X射线源直线移动扫描待测物体形成多个虚拟的小孔径,结合光学合成孔径原理对所有小孔径进行合成,将合成的虚... 详细信息

针对现有的火药引信装配正确性检测方法中存在的无法准确检测遮挡严重的零件的问题,提出了引信中钢球分层成像定位检测算法。将X射线源直线移动扫描待测物体形成多个虚拟的小孔径,结合光学合成孔径原理对所有小孔径进行合成,将合成的虚拟大孔径成像在不同距离深度的平面上,实现对目标的定位和检测。试验结果表明:所提算法能够在火药引信钢球相互重叠的情况下利用深度信息进行分层成像,提供待测物体的深度信息,能够对不同层次的目标进行检测,确定待检测物体的数量,解决了现有的检测方法在检测过程中出现的漏检问题。

关键词：直线扫描 X射线钢球分层成像深度信息

基于大动态范围放大的无增益调节超声放大电路设计

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电子元件与材料 2024年第1期43卷 86-96页

作者：李俊杰王鉴韩星程韩焱中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

针对大型复合构件状态动态变化过程和多谱成像检测的需求,提出了一种无增益调节的宽带大动态范围超声放大电路的设计方法,设计了一种带宽为10 kHz~1.25 MHz,增益大于120 dB的无增益调节的超声信号放大电路。该电路采用多级放大器对信号... 详细信息

针对大型复合构件状态动态变化过程和多谱成像检测的需求,提出了一种无增益调节的宽带大动态范围超声放大电路的设计方法,设计了一种带宽为10 kHz~1.25 MHz,增益大于120 dB的无增益调节的超声信号放大电路。该电路采用多级放大器对信号进行分级放大,分割门限控制和信号状态识别与记录,最后通过数据合成实现了超声发射信号、回波信号全信号大动态、宽频带范围超声的放大。仿真实验表明,该电路可满足大型复合构件状态变化中信号的放大和多谱成像检测需求,其电路设计方法也可应用于其他如冲击波测试、声学测量等领域。

关键词：超声无增益调节放大电路设计大动态范围分级放大

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弹丸出膛时刻的特征信号识别方法

火炮发射与控制学报 2024年

作者：董浩森马林张永杰边瑞卿康良伟李凯中国兵器工业试验测试研究院中北大学信息探测与处理山西省重点实验室

火炮弹丸发射能否精确命中目标与其在内弹道的运动过程有很大的关系，因此准确获取内弹道运动参数有重要的现实意义。为了获得弹丸在火炮内弹道的运动参数，搭建了内弹道参数采集模拟实验平台，采用了弹载采集存储测试法对加速度数据进... 详细信息

火炮弹丸发射能否精确命中目标与其在内弹道的运动过程有很大的关系，因此准确获取内弹道运动参数有重要的现实意义。为了获得弹丸在火炮内弹道的运动参数，搭建了内弹道参数采集模拟实验平台，采用了弹载采集存储测试法对加速度数据进行采集，使用小波变换分解的方式对加速度数据进行滤波处理，对比了多种不同小波基函数的滤波效果，并通过分析加速度信号特征对内弹道参数进行解算。结果表明，弹载存储式电子系统能够完整获取内弹道加速度数据，使用小波变换对加速度信号处理的去噪效果较好，通过对加速度信号的特征识别，能够解算出弹丸在内弹道运动的出膛时刻与膛内运动时间。

关键词：内弹道加速度出膛时刻小波变换

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一种基于特征位移的手势识别方法

电子测量技术 2024年第8期47卷 141-147页

作者：刘翔刘新妹李传坤张晋钊中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将... 详细信息

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将常规时空卷积模块替换为特征位移模块,实现相邻节点特征信息之间的融合。利用特征位移模块对位移信道进行重新排序,实现提取骨骼节点的全局化特征信息,进一步完成对手势信息的高效准确分类。并在公开数据集DHG-14/28和FPHA上验证该特征位移模块,在14类、28类和FPHA手势数据集的分类准确度分别达到了95.11%、93.01%和92.67%。实验结果表明,该网络模型能够更好更有效的挖掘全局特征信息,在常见的手势识别数据集上达到了优秀的性能。

关键词：手势识别卷积神经网络特征位移图卷积神经网络深度学习

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基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法

电子测量技术 2024年第3期47卷 42-47页

作者：马明星李剑臧丹枫曾援郭陈莉中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,... 详细信息

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,求出震动波在不同传播距离情况下的吸收衰减系数;最后,对震动波进行吸收衰减及几何扩散衰减得到地下浅层震动能量场。仿真结果表明,重建的震动能量场与正演结果的均方根误差为7.653,单个网格的重建能量值与正演结果的最大相对误差为15.3%,平均相对误差3.4%,提出的方法相较于传统方法能够提升地下浅层震动能量场重建精度,对地下浅层震动能量场重建具有一定的应用参考价值。

关键词：射线追踪衰减层析成像衰减系数浅层能量场

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正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

过程工程学报 2024年第4期24卷 381-390页

作者：李坤吴利芸陈平韩焱中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室山西太原030051 太原工业学院机械工程系山西太原030008

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像... 详细信息

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法,利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点,使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而,小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理;然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展,并指出其中存在的问题和潜在的发展方向;最后,对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

关键词：多相流无损检测正电子发射粒子示踪示踪颗粒 γ光子探测定位算法

基于空间约束联合字典学习的三维冲击波超压场重建

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探测与控制学报 2024年第2期46卷 108-114页

作者：魏晓曼李剑刘晓佳郭陈莉展勇忠刘代劲中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 湖南云箭集团有限公司湖南长沙410000

针对有限测点条件下冲击波超压场全时空全区域重建的需求,提出一种基于空间约束联合字典学习的三维冲击波超压场重建方法。建立三维走时层析成像模型,利用字典学习对图像的稀疏表征优势和空间约束对图像边缘纹理保真特性,采用交替最小... 详细信息

针对有限测点条件下冲击波超压场全时空全区域重建的需求,提出一种基于空间约束联合字典学习的三维冲击波超压场重建方法。建立三维走时层析成像模型,利用字典学习对图像的稀疏表征优势和空间约束对图像边缘纹理保真特性,采用交替最小化思想对目标函数进行优化解算,实现大型病态稀疏矩阵的高精度求解。试验结果表明,该方法与代数重建算法(ART)、联合代数重建算法(SART)和期望极大化算法(EM)相比,重建精度更高,全区域重建误差达到了15.81%,在时空场重建过程中具有较高的应用价值。

关键词：三维重建空间约束走时层析