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超声检测信号的频谱分析与软件设计

作　者: 刘静
导　师: 杨思乾
学　校: 西北工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 超声检测信号 频谱分析 软件设计 超声信号 C语言和汇编语言 信号的频谱分析 不同热处理状态 离散傅立叶变换 采样频率 闸门位置
分类号: TP311.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 592次
引　用: 6次
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内容摘要


论文根据离散傅立叶变换及逆变换原理，用C语言和汇编语言编程设计了高频超声信号的频谱分析软件。软件系统具有幅频图及相频图的绘制、最高峰值、谐波系数及有效谱宽度的计算及显示等功能，从而为超声信号的频谱分析提供了极其有效的技术手段。 研究发现，超声信号的采样频率、采样特征点、闸门位置及闸门宽度对超声信号的FFT及IFFT结果有明显的影响。本文的试验分析结果表明，对于中心频率为15MHz的水浸聚焦探头，其采样频率应不低于90MHz，闸门宽度为1.2us，特征点的采样误差应不大于20％。 论文还运用所编制的分析软件，对不同热处理状态下的45钢超声检测信号进行了初步的谱分析，结果表明不同金相组织的超声检测信号频谱有明显不同。因此，运用谱分析技术对热处理组织进行无损检测是可行的。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-19
  1.1 研究背景  7-11
    1.1.1 传统超声波探伤技术的局限性  8-9
    1.1.2 无损检测技术的发展  9-11
  1.2 超声检测中的频谱分析及信号处理技术  11-18
    1.2.1 超声信号处理技术的发展及应用研究现状  11-14
    1.2.2 超声信号频谱分析技术的发展及应用研究现状  14-17
    1.2.3 高频超声检测信号的发展及其谱分析现状  17-18
  1.3 研究内容及意义  18-19
第二章 超声信号的频谱分析  19-45
  2.1 频谱分析原理与方法  19-23
    2.1.1 频谱分析原理  19-21
    2.1.2 频谱分析方法  21-23
  2.2 傅立叶变换原理及算法  23-38
    2.2.1 傅立叶变换的基本定义及有关性质  23-26
    2.2.2 离散傅立叶变换  26-27
    2.2.3 快速傅立叶变换  27-34
    2.2.4 离散傅立叶变换对连续傅立叶变换的近似  34-37
    2.2.5 瞬时频率的获取  37-38
  2.3 一维傅立叶变换在处理超声信号中存在的问题  38-43
  2.4 超声信号的基本特征及频谱分析方法的适用性  43-45
第三章 超声信号谱分析软件设计  45-62
  3.1 编程语言的选择  45
  3.2 软件流程  45-48
    3.2.1 采集卡驱动程序  46-47
    3.2.2 数据实时存储程序  47-48
    3.2.3 频谱分析程序  48
  3.3 谱分析软件设计  48-61
    3.3.1 软件设计中的主要物理参量  48-50
    3.3.2 FFT及IFFT子程序  50-53
    3.3.3 幅频图的绘制  53-57
    3.3.4 相频图的绘制  57-58
    3.3.5 最高峰值及谐波系数的计算  58-59
    3.3.6 有效频谱宽度及其能量百分比的计算  59-60
    3.3.7 指定谐波的绘制  60-61
  3.4 谱分析程序与汇编采样驱动程序的连接  61-62
第四章 软件运行结果分析  62-76
  4.1 谱分析程序的余弦波验证  62-64
  4.2 谱分析程序的超声信号分析验证  64-67
    4.2.1 超声信号波形的截取  64-65
    4.2.2 谱分析程序分析结果和Matlab分析结果的比较  65-67
  4.3 影响离散傅立叶变换结果的主要因素  67-76
    4.3.1 采样频率对FFT的影响  67-69
    4.3.2 采样特征点对FFT分析结果的影响  69-71
    4.3.3 不同闸门位置对FFT分析结果的影响  71-73
    4.3.4 不同闸门宽度对FFT分析结果的影响  73-75
    4.3.5 直流电平及低频干扰信号对频谱分析结果的影响  75-76
第五章 45钢热处理组织超声检测信号的频谱分析  76-86
  5.1 信号的实际采样  76
  5.2 45钢不同热处理组织超声检测波形的频谱分析结果  76-86
    5.2.1 不同组织超声检测信号的幅频特征差异及分析  76-80
    5.2.2 谐波系数、有效谱宽度的差异及分析  80-83
    5.2.3 不同组织超声检测信号的相频特征差异及分析  83-86
结论  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-91

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 程序设计
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