超声波频谱分析技术及其应用

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浅析超声波无损检测技术及其应用

作者：刘波

来源：《科学与技术》2018年第26期

摘要：超声波无损检测技术在检测过程中，会用到很多的技术，这些技术不仅能满足检测的需要，而且能有效地解决检测中存在的问题。通过技术人员的不断探索，采用人工神经网络技术减少检测缺陷，达到降噪的效果，满足超声无损检测的更高要求。在检测过程中，需要使用合理科学的技术来提高检测结果的准确性。

关键词：超声波无损检测；脉冲反射式技术；检测技术

随着整个时代的不断发展和进步，科学技术的地位不断提高，现已成功地渗透到人们生活的各个领域，给人们的生活带来了无数的便利。其中，超声无损检测技术发展迅速，在各个领域得到了广泛的应用。

一、超声波无损检测技术的原理及优缺点

1.超声波无损检测技术原理。超声波无损检测技术的原理是利用超声波的导电性来检测物体，同时又不破坏物体的性能。其原理如下：（1）检测过程中产生超声波，并利用相应的技术设施将超声波信息导入待测试样中。（2）在超声传导过程中，它对检测物体的材料特性或缺陷具有一定的作用，会影响超声波的原

第27卷第1期

2007年2月

山　西　化　工

SHANXICHEMICALINDUSTRY

Vol.27　No.1

Feb.2007

　综述与论坛

超声波技术应用现状

席细平,　马重芳,　王　伟

(北京工业大学环境与能源工程学院“,传热强化与过程节能”教育部重点实验室,北京　100022)

摘要:阐述了超声波的特性和基本原理,探讨了目前超声波在废水处理、医疗、防除结垢、制备等方面的应用现状,关键词:超声波;空化作用;纳米粉体;应用

中图分类号:TB559　　文献标识码:A　　()2引　言

106,

波速一般为s,0.01cm～10cm。超,说明超声波本身不能直接对分子起作用,而是通过周围环境的物理作用影响分子,所以超声波的作用与其作用的环境密切相关。超声波既是一种波动形式,又是一种能量形式,在传播过程中与媒介相互作用产生超声效应。超声波与媒介相互作用可分为机械作用、空化作用和热作用。

随着科学技术的发展,相关技术领域相互渗透,使超声波技术广泛应用于工业、化工、医学、石油化工等许多领域。超声波作为一种特殊的能量输入方式,所具有的高效能在材料化学中起到光、电、热方法所无法达到的作用[1]。仅从超声波在液体中释放的巨大能量来说就是其他方法所望尘莫及的,更不用说超声波定量控制

摘要

分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统设计原理、方法和步骤，研制的汽车倒车防撞报警器。这种报警器在汽车倒车过程中达到极限位置的时候，能自动检测车尾障碍物的距离并发出声光警报，提醒司机刹车。本设计利用超声波传感器进行信号的发射和接收，包括发射、接受以及报警电路三个部分。超声传感器的主要元件是采用压电元件锆钛化铅，具有很强的方向性，报警电路部分是利用声光报警器，将信号传递之后，可实现声音报警，本设计利用国内生产假的通用元件，成本低，性能可靠。有利于推广。

关键字：超声波，防撞，汽车倒车，报警器，传感器。

目录

第1章绪论..........................................................................................................................3 1.1超声波检测技术发展综术...................

摘要

分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原理以及目前国内外此类防撞系统存在的问题，较详细的介绍超声波测距系统以及根据该系统设计原理、方法和步骤，研制的汽车倒车防撞报警器。这种报警器在汽车倒车过程中达到极限位置的时候，能自动检测车尾障碍物的距离并发出声光警报，提醒司机刹车。本设计利用超声波传感器进行信号的发射和接收，包括发射、接受以及报警电路三个部分。超声传感器的主要元件是采用压电元件锆钛化铅，具有很强的方向性，报警电路部分是利用声光报警器，将信号传递之后，可实现声音报警，本设计利用国内生产假的通用元件，成本低，性能可靠。有利于推广。

关键字：超声波，防撞，汽车倒车，报警器，传感器。

目录

第1章绪论..........................................................................................................................3 1.1超声波检测技术发展综术...................

频谱分析技术

研机械2012

姚金凯

122080200045

基于加窗FFT的频谱分析

随着计算机和微电子技术的飞速发展，基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。信号处理方法是当前机械设备故障诊断中重要的技术基础之一，分析结果的精确程度是诊断成功与否的关键因素。研究频谱分析是当前主要的发展方向之一。数字信号处理基本上从两个方面来解决信号的处理问题：一个是时域方法，即数字滤波；另一个是频域方法，即频谱分析。

FFT是离散傅立叶变换的快速算法，可以将一个信号变换到频域，这样有助于对信号进行分析。Matlab是具有很强的科学计算和图形显示界面的软件系统。本文主要通过用MATLAB编程来对信号进行频谱分析，并分析加矩形窗、汉宁窗、哈明窗等窗函数在不同截断时间长度及不同采样频率下对信号频谱分析的影响。

在数字信号处理中，离散傅里叶变换(Discrete．Time Fourier Transform，DFT)是常用的变换方法，它在数字信号处理系统中扮演着重要角色。由离散傅里叶变换发现频率离散化，可以直接用来分析信号的频谱、计数滤波器的频率响应，以及实现信号通过线系统的卷积运算等，因而在信号的频谱分析方面有很大的作用。

由于D

超声波在中药提取分离中的应用

摘要：本文对超声在中药提取分离技术中的应用进行了综述; 超声波具有许多独特效应, 如空化效应、机械效应、热效应以及超声空化过程中气泡的剧烈变化，所产生的附加湍动效应、界面效应、聚能效应等，因此能够提高传质系数, 强化分离过程。结合中药提取分离过程的特点, 分析了超声强化各分离过程的作用机制以及影响因素，并对超声中药提取分离设备进行了简单的介绍。 关键词: 超声波；中药提取；超声空化 正文

1 超声波（Ultrasonic wave） 1.1超声波的概念及其特点

声学全部频率为10-4 Hz～1014Hz 。但是频率?只有在20~20kHz范围内的声音才能引起人的听觉。频率?大于2?104Hz的声波，称为超声波。

1.1.1超声波的分类

根据能量水平的不同可以把超声波大致分为低密度超声波和高密度超声波两类[1]。

低密度超声波即低能量水平的超声波，通常能量密度低于1w／cm2，频率介于100-200kHz之间；高密度超声波即高能量水平的超声波，通常能量密度超过1 w／cm2，频率介于18-100kHz之间。 1.1.2超声波的传播形式

超声波和声波一样,是一种机械波, 由介质中的质点受到外力的作用而发生周期性振动

维普资讯

20 0 8年第 2期

柳

钢科

技

4 5

钢板超声波探伤及其缺陷判别崔红

(术中心 )技

摘

要

对超声波探伤钢板的方法和耦合剂的选择、常见缺陷及特征、缺陷测定方法的设计以

及缺陷定量、定性的判别方法等问题进行分析和探讨。关键词理化检验超声波探伤钢板缺陷判别

Ulr s n c ns e to f r St e Pl t a he t a o i I p c i n o e l a e nd t De e t fc sll 1、 Crl l aU r● JS● 0 』 0n m n●

CUI Ho g n

( e h iu e tr T c nq e C ne )Ab t a t The sr c ulr s ni i s e t n ta o c n p c i meto fr t e p a e t c up a s lc in, t e o o h d o se l l t, he o lnt e e to h c mmo n dee t, t e e in f h r c e si s nd f cs h d sg o c a a tr tc a dee t d tr nai n i f c s e e mi t me h d a w

1.何谓绕射（衍射）？绕射现象的发生与哪些因素有关？

答：波在传播过程中遇到与波长相当的障碍物时，能绕过障碍物的边缘继续前进的现象，称为波的绕射（衍射）。衍射的产生与障碍物的尺寸Df和波长λ的相对大小有关：Df＜＜λ时，几乎只绕射无反射；Df＞＞λ时，几乎只反射无绕射；Df与λ相当时，既反射又绕射。

2.什么叫波型转换？波型转换与哪些因素有关？

答：超声波倾斜入射到异质界面时，除产生与入射波同类型的反射和折射波衰减严重的材料检测，可降低草状回波，提高信噪比的灵敏度，有利于缺陷的检出。②使用聚焦探头有利于提高定量精度。不足：最大缺点是声束细，每次扫查范围小，探测效率低。另外，探头通用性差，每只探头仅适用于探测某一深度范围的缺陷。

6.试块应满足哪些基本要求？使用试块应注意什么?

答：试块材质要均匀，内部杂质少，无影响使用的缺陷。加工容易，不易变形和锈蚀，具有良好的声学性能。试块的平行度、垂直度、光洁度和尺寸精度都要符合一定的要求。注意事项：①试块来测定长度的方法。端点峰值法：是缺陷反射波峰起伏变化，有多个高点时，以缺陷两端反射波极大值处的探头位置作为缺陷边界来测定长度的方法。 10.简要说明钢板检测中，引起底波消失的几种可能情况？

答：①表面氧

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实验二 FFT频谱分析及应用 一、实验目的：

1、通过实验加深对FFT的理解；

2、熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法。 二、实验内容

使用MATLAB程序实现信号频域特性的分析。涉及到离散傅立叶变换(DFT)、快速傅立叶变换(FFT)及信号频率分辨率等知识点。 三、实验原理与方法和手段

在各种信号序列中，有限长序列占重要地位。对有限长序列可以利用离散傅立叶变换(DFT)进行分析。DFT不但可以很好的反映序列的频谱特性，而且易于用快速算法(FFT)在计算机上进行分析。

有限长序列的DFT是其z变换在单位圆上的等距离采样，或者说是序列傅立叶的等距离采样，因此可以用于序列的谱分析。FFT是DFT的一种快速算法，它是对变换式进行一次次分解，使其成为若干小数据点的组合，从而减少运算量。

在MATLAB信号处理工具箱中的函数

fft（x,N）,可以用来实现序列的N点快速傅立叶变换。

经函数fft求得的序列一般是复序列，通常要求出其幅值和相位。MATLAB中提供了求复数的幅值和相位的函数：abs、angle，这些函数一般和fft同时使用。 四、实验组织运行要求

1、学生在进行实验前必须进行充分的预习，熟悉实验内容；

1

2、学生根据实验