管道超声导波及其混沌检测技术

作者: 张伟伟著

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2019-06

ISBN: 9787121352799

定价: 59.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 轻型纸

页数: 136页

字数: 150千字

分类: 工程技术

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本书提出的混沌检测超声导波信号技术，将超声导波信号作为混沌系统的外激励扰动项，利用混沌系统对初始输入的敏感性和对随机噪声信号的免疫力进行弱导波信号识别，是一种新颖的识别技术，在提高管道超声导波的检测距离，或者提高小缺陷的检测灵敏度上具有显著的优势。围绕这一主题，本书详细讨论了超声导波传播的理论、有限元仿真，以及实验技术，将得到的信号引入混沌系统，以相轨图、Lyapunov指数构造了损伤指标，并讨论了各指标的技术细节。张伟伟，1978年2月出生，博士，副教授。2010年6月毕业于暨南大学力学与土木工程系，2010年至今，在太原科技大学力学系从事教学与科研工作，主要研究方向为结构损伤检测，力学史与方法论。主持1项国家自然科学基金，完成国家自然科学基金和山西省自然科学基金各1项。曾获山西省教学成果奖（高等教育）一等奖（排名第二），山西省青年教师讲课比赛三等奖，指导学生参加山西省“兴晋挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖，太原科技大学“2013~2014年度优秀青年教师”等奖励。发表学术论文50余篇，SCI/EI收录24篇。目  录


第1章  绪论 1
1.1  管道运输与安全 1
1.2  长距离管线检测 4
第2章  超声导波检测技术简介 8
2.1  超声导波的基本概念 8
2.1.1  超声波 9
2.1.2  应力波分类 10
2.1.3  群速度和相速度 11
2.1.4  多模态特性 13
2.2  超声导波的基本方程 16
2.3  管道超声导波的检测技术 19
2.3.1  位置识别 20
2.3.2  深度识别 22
2.3.3  导波检测的工业应用 25
第3章  混沌与混沌检测技术 28
3.1  混沌系统简介 28
3.2  混沌系统在弱信号检测中的应用 31
3.3  混沌系统检测超声导波的原理 33
第4章  基于相轨图的导波检测 37
4.1  检测系统的参数设定 37
4.2  噪声对混沌系统解的影响 39
4.3  含噪声导波信号识别 42
第5章  基于Lyapunov指数的导波检测 46
5.1  Lyapunov指数 46
5.2  检测系统的参数设定 49
5.2.1  不输入任何信号时的系统特征 50
5.2.2  输入和不输入导波信号时的Lyapunov指数对比 53
5.2.3  噪声对Lyapunov指数的影响 54
5.3  数值研究 55
第6章  基于混沌系统的管道缺陷检测实验研究 58
6.1  应力导波的激发与接收 58
6.1.1  应力导波激发 58
6.1.2  压电式传感器 61
6.2  实验设备及导波测试 63
6.2.1  实验参数设定 63
6.2.2  测试方案 69
6.3  基于混沌系统的缺陷参数识别 71
第7章  基于Matlab-GUI的混沌检测系统开发 77
7.1  Matlab-GUI简介 77
7.2  Matlab-GUI的控件及其属性 79
7.3  基于Matlab-GUI的混沌检测系统开发 82
7.3.1  启动程序 82
7.3.2  界面设计 82
7.3.3  控件属性设置 83
7.3.4  m文件编程 84
后记 103
参考文献 105
内容简介:
本书提出的混沌检测超声导波信号技术，将超声导波信号作为混沌系统的外激励扰动项，利用混沌系统对初始输入的敏感性和对随机噪声信号的免疫力进行弱导波信号识别，是一种新颖的识别技术，在提高管道超声导波的检测距离，或者提高小缺陷的检测灵敏度上具有显著的优势。围绕这一主题，本书详细讨论了超声导波传播的理论、有限元仿真，以及实验技术，将得到的信号引入混沌系统，以相轨图、Lyapunov指数构造了损伤指标，并讨论了各指标的技术细节。
作者简介:
张伟伟，1978年2月出生，博士，副教授。2010年6月毕业于暨南大学力学与土木工程系，2010年至今，在太原科技大学力学系从事教学与科研工作，主要研究方向为结构损伤检测，力学史与方法论。主持1项国家自然科学基金，完成国家自然科学基金和山西省自然科学基金各1项。曾获山西省教学成果奖（高等教育）一等奖（排名第二），山西省青年教师讲课比赛三等奖，指导学生参加山西省“兴晋挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖，太原科技大学“2013~2014年度优秀青年教师”等奖励。发表学术论文50余篇，SCI/EI收录24篇。
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第1章  绪论 1
1.1  管道运输与安全 1
1.2  长距离管线检测 4
第2章  超声导波检测技术简介 8
2.1  超声导波的基本概念 8
2.1.1  超声波 9
2.1.2  应力波分类 10
2.1.3  群速度和相速度 11
2.1.4  多模态特性 13
2.2  超声导波的基本方程 16
2.3  管道超声导波的检测技术 19
2.3.1  位置识别 20
2.3.2  深度识别 22
2.3.3  导波检测的工业应用 25
第3章  混沌与混沌检测技术 28
3.1  混沌系统简介 28
3.2  混沌系统在弱信号检测中的应用 31
3.3  混沌系统检测超声导波的原理 33
第4章  基于相轨图的导波检测 37
4.1  检测系统的参数设定 37
4.2  噪声对混沌系统解的影响 39
4.3  含噪声导波信号识别 42
第5章  基于Lyapunov指数的导波检测 46
5.1  Lyapunov指数 46
5.2  检测系统的参数设定 49
5.2.1  不输入任何信号时的系统特征 50
5.2.2  输入和不输入导波信号时的Lyapunov指数对比 53
5.2.3  噪声对Lyapunov指数的影响 54
5.3  数值研究 55
第6章  基于混沌系统的管道缺陷检测实验研究 58
6.1  应力导波的激发与接收 58
6.1.1  应力导波激发 58
6.1.2  压电式传感器 61
6.2  实验设备及导波测试 63
6.2.1  实验参数设定 63
6.2.2  测试方案 69
6.3  基于混沌系统的缺陷参数识别 71
第7章  基于Matlab-GUI的混沌检测系统开发 77
7.1  Matlab-GUI简介 77
7.2  Matlab-GUI的控件及其属性 79
7.3  基于Matlab-GUI的混沌检测系统开发 82
7.3.1  启动程序 82
7.3.2  界面设计 82
7.3.3  控件属性设置 83
7.3.4  m文件编程 84
后记 103
参考文献 105

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