检测与信号处理技术第05讲
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检测技术中的信号处理技术【摘要】无损检测技术,简称NDT,作为一门新兴的综合性应用学科,它是提高产品质量,促进技术进步的重要手段,可提高社会生产力,促进经济和技术的不断发展。
它作为机械工程发展的灵魂,反映着一个国家工业化的水平,其新技术的广泛应用更是促进工业进步的积极因素。
本文简单介绍磁性无损检测技术,并对其对信号的处理技术进行具体分析。
【关键词】磁性无损检测技术;信号测量;信号处理0 引言随着电子技术,特别是计算机技术的不断发展,很大程度上提高了我国检测设备的相关性能,并使之朝着计算机化、定量化和智能化的方向前进。
而信息处理技术对检测设备的总体性能起了决定作用,也是磁性无损技术检测设备的技术指标依据。
它通过对探头输出的检测信号进行相应的处理,提高其信号的信噪比和抗干扰能力,进一步对信号进行识别、分析、显示、存储和记录,以满足各种检测性能的要求。
1 磁性无损检测技术检测技术中一个重要组成部分——无损检测,它作为一种非破坏性的检测技术,是在对原材料和成品不损伤的前提下,对其内部和表面有无缺陷情况进行研究。
由于材料内部及表面若存在问题,检测系统中的相关指标就会发生相应的变化。
无损检测就是利用这一变化来研究、评价结构异常和缺陷的存在,及其可能带来的危害程度。
与破损检测相比,它不需要改变物件的状态和使用性能,而是直接对使用中的材料的内部结构与缺陷情况进行测试,从而推断出材料的剩余使用寿命与相应的承载能力等。
通常情况下,其检测主要有目视法、超声波法、涡流法、磁性检测法等几种检测方法。
对于磁性无损检测,它探头装置结构简单,成本低,灵敏度高,且便于对信号的处理,实现非接触检测与在线实时检测。
因此,在实际生活中,它的应用是最广泛的,被公认为目前既经济又可靠、实用的检测方法。
2 磁性无损检测技术的信号处理技术磁性无损检测就是以磁场为媒介将被测物的状态或量转化为可测量的磁场信号,然后再由磁电转化器件或传感器进一步转变成相应的电信号,最后对所得信息进行分析和处理。
《测试技术与信号处理》课程教学大纲课程代码:0806315008课程名称:测试技术与信号处理英文名称:Testing Technology and Signal Processing总学时:48 讲课学时:40 实验学时:8学分:3适用专业:机械设计制造及其自动化专业(汽车、城轨)先修课程:高等数学、工程数学、工程力学、机械设计基础、电工电子技术一、课程性质、目的和任务《测试技术与信号处理》是机械类专业的专业基础课和必修课程,也是机械大类专业的平台课程。
通过本课程的学习,要求学生初步掌握动态测试与信号处理的基本知识与技能,培养正确选用和分析测试装置及系统的能力,并掌握力、压力、噪声、振动等常见物理量的测量和应用方法,为进一步学习、研究和处理车辆工程技术中的测试问题打下基础。
二、教学基本要求本课程分为概论、信号描述、测试系统特性、常见传感器、信号的调理处理和记录、信号分析基础、常见物理量测量和计算机辅助测试几部分。
学完本课程应具有下列几方面的知识:(1) 掌握测量信号分析的主要方法,明白波形图、频谱图的含义,具备从示波器、频谱分析仪中读取解读测量信息的能力。
(2) 掌握测试系统的静态特性、动态特性,不失真测量的条件,测试系统特性的评定方法,减小负载效应的措施。
(3) 掌握传感器的种类和工作原理,能针对工程问题选用合适的传感器。
(4) 掌握信号的调理、处理和记录的方法和原理。
(5) 掌握信号的相关分析、频谱分析原理与应用。
(6) 掌握温度、压力、位移等常见物理量的测量方法,了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用。
(7) 了解计算机测试系统的构成,用计算机测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。
三、教学内容及要求1. 绪论介绍测试系统的基本概念,测试系统的组成。
及测试技术的工程意义:在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用情况和测试技术的发展趋势。
第05讲实体检测二、实体检测(一)混凝土结构实体检测1.混凝土强度(抗压强度检测)回弹法:批量检测时,应随机抽取构件,抽检数量不宜少于同批构件总数的30%且不宜少于数件。
当检验批构件数量大于30个时,抽样构件数量可适当调整,并不得少于GJ现行有关标准规定的最少抽样数量。
单个构件检测,对于一般构件,测区数不宜少于10个。
当受检构件数量大于30个且不需提供单个构件推定强度或受检构件某一方向尺寸不大于4.5m且另一方向尺寸不大于0.3m时,每个构件的视区数量可适当减少,但不应少于5个。
【补充】无损检测法回弹仪检测、超声波检测、超声回弹综合法,检测混凝土强度。
1 .回弹仪检测的原理:是根据混凝土表面硬度与抗压强度之间的关系来推算混凝土的强度。
2 .超声波检测的原理:是根据超声波传播规律与强度之间的关系来推算混凝土的强度。
3 .超声回弹综合法:前两种的结合,综合判断。
2.混凝土结构或构件变形3.4 .现浇混凝土板厚度方法:超声波对测法发射探头置于楼板底面,接收探头置于楼板顶面,让接收探头来回在顶面移动,直到显示屏上显示的数值为最小时停止,该数值所检测到的该点楼板的厚度。
■误差在2mm以内【2019•单选】下列方法中,不属于混凝土结构实体强度检测方法的是()。
A.超声回弹综合法B.取芯法C.回弹仪法D.超声波对测法『正确答案』D『答案解析』本题考查的是实体检测。
结构或构件混凝土抗压强度的检测,可采用回弹法、超声回弹综合法、钻芯法或后装拔出法等方法。
[2020•多选】下列检测方法中,属于实体混凝土构件抗压强度检测方法的有()。
A.贯入法B.回弹法C.钻芯法D.后装拔出法E.静载试验法『正确答案』BCD『答案解析』本题考查的是实体检测。
结构或构件混凝土抗压强度的检测,可采用回弹法、超声回弹综合法、钻芯法或后装拔出法等方法。
现浇楼板厚度检测常用超声波对测法。
(二)钢结构实体检测1.连接检测钢结构的连接质量与性能的检测可分为焊接连接、焊钉(栓钉)连接、螺栓连接、高强螺栓连接等项目。
测试技术与信号处理习题解答第一章 信号的分类与描述1-1 求周期方波(见图1-4)的傅里叶级数(复指数函数形式),划出|c n |–ω和φn –ω图,并与表1-1对比。
解答:在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩积分区间取(-T/2,T/2)00000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的傅里叶级数为001()(1cos )jn tjn tnn n Ax t c ejn en ∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ,=0, 1, 2, 3, n ±±±。
(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩ππ21,3,,(1cos )00,2,4,6,n An A c n n n n ⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩πππ1,3,5,2arctan 1,3,5,200,2,4,6,nI n nR πn c πφn c n ⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩图1-4 周期方波信号波形图没有偶次谐波。
其频谱图如下图所示。
1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。
解答:00002200000224211()d sin d sin d cos TTT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ====-==⎰⎰⎰rmsx ==== 1-3 求指数函数()(0,0)atx t Ae a t -=>≥的频谱。
《测试技术和信号处理》课程教学大纲与基本要求1.信号及其描述(1)教学目的和要求:熟悉信号的分类方法和分类结果;掌握周期信号的特点和分析方法,建立频谱的概念;掌握非周期信号的特点和分析方法;掌握随机信号的特点和描述方法,了解平稳性和各态历经性的概念;掌握随机信号的主要特征参数的求法及意义;熟悉各种典型信号的频谱的特点和求法。
(2)教学内容:信号的分类与描述:信号的分类;信号的描述方法。
周期信号的描述:周周期信号的频域描述;周期信号的特征参数描述。
非周期信号的描述:傅里叶变换;傅里叶变换的主要性质;几种典型信号的频谱。
随机信号的描述:随机信号的概念及分类;随机信号的主要特征参数。
(3)本章重点:频谱的概念,各种信号的频谱的特点;周期信号的傅氏级数展开;非周期信号的傅氏变换。
难点:频谱的概念;傅氏变换的性质的应用,计算。
2.测试系统的基本特性(1)教学目的和要求:熟悉测试系统的基本组成;熟悉线性系统的主要性质;掌握测试系统静态特性的概念和描述方法;掌握测试系统动态特性的概念和数学描述方法;掌握传递函数、频响函数、脉冲响应函数、阶跃响应函数的概念和特点;掌握一、二阶系统的频响函数(幅频、相频)、阶跃响应函数的概念(公式、图)、特点、并能进行有关计算;掌握实现不失真测试的条件;熟悉一、二阶系统的动态特性参数对测试结果的影响。
(2)教学内容:概述:测试系统与线性系统;线性系统及其主要性质;测试系统的特性。
测试系统的静态特性:非线性度;灵敏度;分辨力;回程误差;漂移。
测试系统的动态特性:传递函数;频响函数;脉冲响应函数;环节的串联和并联;一阶、二阶系统的动态特性。
测试系统在典型输入下的响应:测试系统在任意输入下的响应;测试系统在单位阶跃输入下的响应;测试系统在单位正弦输入下的响应。
实现不失真测试的条件:不失真测试的概念;实现不失真测试的条件;装置特性对测试的影响。
(3)本章重点:测试装置的静态和动态特性的概念及描述方法;频响函数的求法及应用;一阶、二阶系统的动态特性;不失真测试的条件。