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独立分量分析在阵列交变磁场测量中的应用

作　者: 王伯官
导　师: 罗飞路
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 交变磁场检测 传感器阵列 独立分量分析 分离矩阵 有限元仿真
分类号: TB972
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


传感器的阵列化是交变磁场测量技术的一个重要的发展趋势。本文从分析交变磁场测量技术的发展趋势入手,简要阐述了阵列式交变磁场技术的主要特点和研究现状;针对阵列交变磁场检测信号的特点,提出利用独立分量分析技术处理阵列传感器的检测信号。详细介绍了金属平板表面存在缺陷时的空间磁场的数学模型,介绍了独立分量分析的算法。利用有限元仿真软件ANSYS仿真检测线圈阵列对铝板表面缺陷的检测,并利用独立分量分析技术对仿真数据进行处理,分离得到了表征缺陷的独立源和分离矩阵;借助分离矩阵,得到各个检测线圈各自检测到的缺陷信号,并给出了实验验证。给出了全文的结论:借助独立分量分析技术,可以实现缺陷信号和噪声的分离,可以实现多个缺陷信号的分离;同时,利用阵列信号中的冗余信息,可以得到裂纹的空间分布独立模型。最后,对与论文有关的进一步研究工作提出了一些建议。

全文目录


目录  4-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 交变磁场测量技术简介  8-13
    1.1.1 无损检测技术的重要意义  8-9
    1.1.2 交变磁场测量技术产生的背景及特点  9-11
    1.1.3 阵列传感器及独立分量分析技术在交变磁场测量中的应用  11-13
  1.2 有限元法在电磁场数值仿真中的应用  13-15
  1.3 课题的来源及研究意义  15-16
  1.4 论文的主要内容及论文安排  16-17
  1.5 本章小结  17-18
第二章 独立分量分析技术的研究现状和动态  18-27
  2.1 独立分量分析的研究现状与动态  18-22
    2.1.1 独立分量分析的算法研究  18-20
    2.1.2 独立分量分析的实际应用  20-21
    2.1.3 独立分量分析技术的研究重点和发展趋势  21-22
  2.2 独立分量分析技术的基本原理  22-26
    2.2.1 独立分量分析的数学模型  22
    2.2.2 有关信息论的基础理论  22-24
    2.2.3 独立分量分析技术常用的判据  24-25
    2.2.4 基于负熵判据的快速独立分量分析算法:Fast ICA  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章 裂纹扰动场的理论分析和特性研究  27-37
  3.1 交变磁场测量技术的研究现状与动态  27-29
    3.1.1 交变磁场测量技术的理论研究  27
    3.1.2 交变磁场测量技术的发展趋势  27-28
    3.1.3 交变磁场测量技术的实际应用研究  28-29
  3.2 交变磁场测量的数学模型  29-30
  3.3 裂纹扰动场对缺陷的定量描述  30-36
    3.3.1 裂纹扰动场特性分析  30-33
    3.3.2 裂纹扰动场Bz分量对缺陷长度的定量描述  33-34
    3.3.3 裂纹扰动场Bx分量对缺陷深度的定量描述  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章 基于独立分量分析的多个裂纹分离的仿真研究  37-52
  4.1 仿真处理过程的说明  37-38
  4.2 噪声情况下对单个裂纹特征量分离的仿真研究  38-45
    4.2.1 仿真分析模型的描述  38-39
    4.2.2 裂纹扰动场Bx分量和噪声的分离  39-43
    4.2.3 Bx信号分离效果的比较  43-44
    4.2.4 裂纹扰动场Bz分量和噪声分离的仿真结果  44-45
  4.3 噪声情况下多个裂纹特征量分离的仿真研究  45-51
    4.3.1 仿真分析模型的描述  45-46
    4.3.2 对两个裂纹Bz信号的分离  46-50
    4.3.3 对多个缺陷Bx信号分离的仿真结果  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 实验数据的处理  52-63
  5.1 检测系统的说明  52-54
    5.2.1 检测对象的说明  52
    5.2.2 检测系统的工作原理  52-54
  5.2 实验数据处理及结论  54-58
  5.3 独立分量分析技术的实时化探讨  58-62
  5.4 本章小节  62-63
第六章 结论和展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-74
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文  74

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 计量学 > 电磁学与无线电计量 > 磁学计量
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