[发明专利]基于信号区段分割的超声信号接收及处理方法

说明书

本发明公开了一种基于信号区段分割的超声信号接收及处理方法，包括步骤：一、超声回波信号获取及同步上传与接收；二、波峰与波谷确定；三、极值点剔除；四、信号分割：采用数据处理设备对超声回波信号F(t)进行分割，过程如下：401、相邻极值点时间间隔确定；402、分割点判断及分割点的采样时刻确定；403、信号分割判断；404、分割点排序；405、信号分割。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，通过对相邻极值点时间间隔进行阈值判断，实现分割点判断与分割点采样时刻确定，并根据所确定的分割点数量与各分割点的采样时刻对超声回波信号进行分割。

技术领域

本发明属于超声波探伤技术领域，尤其是涉及一种基于信号区段分割的超声信号接收及处理方法。

背景技术

超声波探伤(也称超声检测或超声波检测)是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。超声波探伤的原理是超声波在固体中的传输损失很小，探测深度大，由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面，如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷(缺陷中有气体)或夹杂，超声波(也称超声波信号或超声信号)传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射，反射回来的超声波信号(也称超声回波信号，简称回波信号)被探头接收，根据所接收超声回波信号的波形变化特征便能判断缺陷在工件中的深度、位置和形状。

由于金属材料的特性和机械加工工艺固有缺陷等因素的影响，工业机械设备的生产过程中不可避免地存在不同程度的内部缺陷，常见的缺陷包括裂纹、气孔、缩孔、夹杂、夹砂冷隔等。例如，采煤机箱体等煤矿机械设备，生产过程中不可避免地存在上述缺陷，由于上述煤矿机械设备的制造工艺复杂，并且长期处于重载和交变载荷的状态下工作，工作环境恶劣，设备受力状况差，造成设备在使用过程中重要部件从小损伤逐渐发展成大事故，产生各种安全隐患，尤其是由于这些故障的产生，导致生产停产，直接影响着煤炭的产量和煤矿的经济效益。

现如今，在采煤机箱体缺陷检测中广泛使用的是超声检测方法。超声检测是一种重要的无损检测方法，超声信号是一个被探头中心频率调制的宽带脉冲信号，其回波信号中包含了大量与缺陷有关的信息，但是超声波信号(即超声回波信号)常常被测量系统和测试工件的随机噪声和相关噪声污染，特别是粗晶材料中的晶粒噪声，这些噪声会使超声信号的缺陷识别变得困难，严重制约缺陷检测的精度和可靠性。因此，对超声检测回波信号进行去噪处理，保证所得缺陷信号的真实性十分重要。这对企业提高产品缺陷检出率、保证产品质量和产品使用寿命具有重要意义。

由上述内容可知，对采煤机等煤矿机械的缺陷进行超声检测过程中，噪声严重影响了检测结果的可靠性和质量。从混有各种干扰噪声的信号(即超声检测信号)中提取出缺陷信号是确保回波信号准确性的关键，用超声波对材料内部缺陷进行检测时，缺陷信息将通过接收到的超声回波信号的幅值、频率或相位来表现。上述缺陷信号指的是检测到的超声回波信号，该超声回波信号中含有缺陷信息。但是由于仪器噪声和测试环境因素的影响，检测信号会伴有各种电噪声、结构噪声以及脉冲噪声等各种干扰噪声，特别是当缺陷信号的微结构噪声很大，或者材料本身晶粒粗大时，缺陷与噪声的信号强度相比会显得微弱，这种强噪声背景下缺陷信号的提取是超声信号处理领域研究的难题。如何从这些信号中提取所需信息是一项困难而又重要的课题。因此对超声检测回波信号进行去噪处理，保证所得缺陷信号的真实性十分重要。