一种用于识别振动声调制机理的信号解调方法
【专利摘要】本发明属于无损检测领域，公开了一种用于识别振动声调制机理的信号解调方法，包括：设定所需要WPD解调的等级j；对原始信号进行小波包解调；将解调后的2j个小波包系数进行重构；通过小波包能量比选取特征信息；将步骤四中保留下来的子带信号全部累加，并对累加后的信号进行连续小波变换，得到其特征信息的时频分布图；根据调频信号和调幅信号在时频图中表现的不同特征，判断调制信号的调制类型；根据调制类型确定调制度。本发明所述方法能够有效地、自动地获取含噪声信号的特征信息，抗干扰能力强；通过连续小波变换时频分析，能够非常清晰地识别信号的调制类型，并进一步识别调制度。
【专利说明】—种用于识别振动声调制机理的信号解调方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无损检测领域，涉及一种用于识别振动声调制机理的信号解调方法。【背景技术】
[0002]金属材料从毛坯直到加工成型的过程中，不可避免地在金属内部和表面产生微缺陷。在一定的外部因素(载荷、温度变化以及腐蚀介质等)作用下，微缺陷不断扩展、合并，形成宏观裂纹。裂纹继续扩展后，最终导致构件和结构断裂破坏。为了预防断裂的产生，需要采取一定的手段实现微裂纹和疲劳损伤的早期检测、定位和评估。由于微裂纹具有反射率低和衰减小等特点，使得传统超声波法很难对构件中的微裂纹进行检测，因此必须要就一种有效检测微裂纹的无损检测方法。近些年人们发现微裂纹能够引起非线性力学行为，通过非线性超声方法能够有效地检测出微裂纹。
[0003]振动声调制方法就是基于非线性超声的一种新型检测技术。由于其具有检测范围大、对测试系统本身的非线性不敏感和可以实现结构损伤的动态检测识别等优点，近年来该方法被广泛应用于微裂纹的检测试验中。但是，由于使用振动声调制方法检测试件时，需要同时向试件输入低频激励和高频激励，使得接收信号不仅包含低频信号和高频信号，还包含了调制信号，并且振动声调制技术的调制机理尚不明确，导致通过常规方法难以实现对振动声调制信号的解调。
[0004]目前，国内外学者也提出了多种适合于调制信号解调的方法。2012年，Leh-SungLaw等学者在〈〈Mechanical Systems and Signal Processing〉〉上发表的文章“An approachbased on wavelet packet decomposition and Hilbert-Huang transform (WPD-HHT) forspindle bearings condition monitoring” 中提出一种 WPD-HHT 的方法对调制信号解调，该方法抗干扰能力强且能够有效提取出信号的瞬时频率，但是，未识别调制信号的调制类型和调制程度。郑磊等学者在其硕士学位论文“管道闭合裂纹振动声调制检测方法研究”中提出利用连续小波变换(continue wavelet translation,CffT)的方法对调制信号解调,该方法能够有效识别调制信号的调制类型，但是，未能对含噪声的调制信号进行分析，也没有识别调制信号的调制程度。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种用于识别振动声调制机理的信号解调方法，该方法抗干扰能力强，能够有效识别振动声的调制类型和调制度。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是:首先利用小波包解调(WaveletPacketDecomposition,WPD)中基于能量比阈值的方法滤除振动声调制信号中的干扰信号。然后通过连续小波变换(Continue Wavelet Transform, CWT)对其进行时频分析,通过时频图的特征判断其调制类型，最后利用边频功率与载波功率的比值与调制度的对应关系计算出调制度。WPD-CWT方法不仅能够有效识别信号的调制类型和调制程度，而且由于信号经过WPD处理后能够有效去除信号中掺杂的其它噪声信号，增强了这种解调方法的抗干扰能力。[0007]—种用于识别振动声调制机理的信号解调方法，其特征在于包括以下步骤:
[0008]步骤一，根据原始信号的特征和解调的目标，设定所需要wro解调的等级j，
【权利要求】
1.一种用于识别振动声调制机理的信号解调方法，其特征在于能够有效识别调制信号的调制类型和调制度，抗干扰能力强，包括以下步骤: 步骤一，根据原始信号的特征和解调的目标，设定所需要wro解调的等级j， 步骤二，将原始信号通过小波包解调，小波包函数⑴定义式为: wlk(t) = 2^wm(2Jt-k) 式中，j=l，2，...，为尺度参数，k=l，2，"％N/2\为平移因子，N为原始信号长度，Hi=Oj 1，…为振荡因子；
2.根据权利要求1所述的一种用于识别振动声调制机理的信号解调方法，其特征在于，步骤七根据调制类型确定调制度的方法如下: 若是调幅信号，按下面方法求调制度: (I)对步骤五中累加后的信号作傅里叶变换得到功率谱，并获取载波功率和边频功率； (2)根据功率比确定调制度，公式如下:
【文档编号】G01N29/36GK103472141SQ201310406433
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】焦敬品, 谢辉, 宋国荣, 吴斌, 何存富 申请人:北京工业大学