巴克豪森信号特征提取及应用

摘要

基于巴克豪森效应的无损检测技术近年来受到了广泛的关注，尤其在利用巴克豪森信号的特征实现对材料的性能及损伤状况的检测应用方面取得了可喜的研究成果。目前对巴克豪森信号分析常用的特征值包括均方根、包络峰值、包络半高宽等。但由于巴克豪森信号的随机性比较大，上述这些信号特征在不同的时间内检测结果差异性较大从而产生较大的误差，因此，研究巴克豪森信号新的用于提高检测精度的特征方法是非常必要的。
　　本文首先对巴克豪森信号产生的机理进行了理论研究，解释了磁畴和磁畴壁形成的原因，推导了磁畴壁可逆和不可逆位移过程，从微观上对巴克豪森信号的产生机理进行了解释，分析了巴克豪森信号的影响因素，并给出了实验结果；然后概述了基于巴克豪森效应进行检测的测试系统整体框架，并对系统的各个模块的设计过程进行了详细地描述，包括：激励模块设计、信号检测模块设计、信号调理电路设计、采集卡选型，应力加载平台设计等；接着提出了两种新的巴克豪森信号特征提取方法：基于概率分布和基于希尔伯特-黄变换特征值提取方法；最后在搭建的巴克豪森信号测试系统上，通过对巴克豪森信号两个新特征的提取实现了材料的应力检测和材料分类，同时对基于巴克豪森信号不同特征实现的检测结果进行了实验对比。
　　结果表明新特征值Hilbert边际谱能量和巴克豪森信号幅值分布参数λ对应力进行评价时检测的精度要优于常规的特征值检测法；使用巴克豪森信号Hilbert谱新特征Im×n的识别率高于常规特征的检测，且需要的训练样本量不大。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文章节安排

第二章 巴克豪森理论基础

2.1磁学基本理论

2.2巴克豪森信号产生原理

2.3巴克豪森信号影响因素及实验结果

2.4本章小结

第三章 巴克豪森信号检测系统设计实现及应力加载平台设计

3.1 MBN信号检测系统整体框架

3.2激励模块设计

3.3检测模块设计

3.4调理电路设计

3.5数据采集卡的选型

3.6应力加载平台设计原理

3.7本章小结

第四章 巴克豪森信号分析及特征提取

4.1巴克豪森信号幅值概率分布及特征提取

4.2巴克豪森信号希尔伯特-黄变换分析及特征提取

4.3本章小结

第五章 基于巴克豪森信号特征的应力检测及材料分类

5.1应力检测实验

5.2材料分类实验

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文主要工作

6.2进一步工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文