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专利号: 2020114416751
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于神经网络的超声检测缺陷定性识别方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、采集含噪超声信号;

步骤二、采用小波分析算法中小波包阈值降噪算法对含燥信号进行预处理,再经过互补集合经验模态分解即CEEMD分解降噪;对含噪信号进行CEEMD分解降噪的步骤为:

1)向含噪信号中加入一对正负白噪声组成的辅助白噪声,生成有用信号和噪声信号两个信号;

2)对步骤1)中的有用信号和噪声信号分别进行经验模态分解即EMD分解,得到两组固有模态函数IMF分量,这些IMF分量都是以频率大小排列整齐的,对应着不同的频率特征,每组n个IMF;

对于超声回波信号的EMD降噪算法的改进,利用超声信号回波数学模型来检验算法的效果,选取一个带有高斯白噪声的三重回波信号作为原始含噪信号,然后使用小波包降噪算法对其进行处理,再经过CEEMD分解为一系列固有模态分量,利用归一化自相关函数的特性,确定一个临界的固有模态分量,将其全部分为噪声主导部分和有用信号主导的两部分,接着对这两部分固有模态分量分别进行软阈值降噪和rigrsure规则降噪,最后再对处理后的两部分固有模态分量进行叠加重构,得到最终的信号;

3)根据设置的CEEMD分解次数N,重复N次步骤1)和步骤2),每次加入的都是一组随机的辅助白噪声;

通过CEEMD算法进行模态分解后,得到一系列IMF,对噪声主导模态进行软阈值降噪,选取合适的阈值函数,增加衰减系数ε,0.95<ε<1,减少震荡,达到快速收敛的目的,改进的软阈值函数如下所示:将软阈值函数和改进的软阈值函数用MATLAB绘制,考察改进的软阈值函数式(2)当|djk|≥δ,函数式如公式(3)所示,当djk>δ时:

当djk<‑δ时:

当|djk|≥δ时,通过求解函数的左右极限可知,该函数以 为渐近线,随着djk的增大, 逐渐接近djk,即重构的系数与真实的系数之间偏差逐渐的减小,解决了软阈值函数 与djk之间的存在恒定偏差的问题;当djk=±δ, 在|djk|<δ时, 即重构的系数全部被置为零和规则阈值法相当;

4)将得到的2N组IMF分量进行平均,即得到经过CEEMD分解后生成的n个IMF;

步骤三、选取径向基函数即RBF神经网络学习样本,并建立损伤识别RBF神经网络模型;

以步骤二获取的敏感特征组作为其输入,实现超声缺陷的初步识别,①将超声检测缺陷频谱能量特征表中数据进行分组,组成为训练样本集和测试样本集;

②用训练样本集训练构造好的三层RBF神经网络;

③用测试样本集对训练完成的RBF网络进行检验,验证网络的有效性;

步骤四、超声信号损伤输出:经过M次训练后RBF神经网络达到收敛,基于学习训练好RBF神经网络对器件进行损伤检测,并输出损伤结果。