高压水射流反射声音信号实时采集与处理

高压水射流反射声音信号实时采集与处理摘要:为了实现高压水射流冲击不同材质和几何尺寸靶物时的反射声音信号特征值的有效提取,应用小波降噪法和模极大值算法实现对反射声信号进行处理。采用传声器和NI公司的PCI6251采集卡搭建高速数据采集设备,实现反射声信号的高精度实时采集,应用Matlab编制小波降噪和模极大值提取反射靶物材质和几何尺寸反射声特征值程序,通过调用Mathscript节点实现所采集的信号在LabVIEW与Matlab中通讯,完成信号的降噪和有用信号的分离与提取,实验的结果验证了所建立的信号采集与处理系统能实现实时提取对应不同靶物材质及几何参数的特征值。利用模极大值算法和数据库技术最终完成对靶物材料及几何形状的在线识别。?关键词:高压水射流;反射声信号;信号通讯?中图分类号:TP391742文献标识码:A[WT]文章编号:1672-1098(2011)02-0006-05???收稿日期:2011-03-14?基金项目:国家自然科学基金资助项目(51075002)?作者简介:杨洪涛(1972-),男,福建莆田人,教授,博士,主要研究方向为精密测试技术。?[JZ(3[WT3BZ]Real-timeAcquisitionandProcessingof?High-pressureWater-JetReflect!onSoundSignal?YANGHong-tao,LIMeng,SUNYu-ling,ZHANGDong-su?(SchoolofMechanicalEngineering,AnhuiUniversityofScieneeandTechnology,HuainanAnhui232001,China)?Abstract:!nordertoextracttheeigenvalueofthereflectivesoundsignalproducedwhenthetargetshavingdifferentmaterialandgeometrywareattackedbyhighpressurewater-jeteffectively,thereflectivesoundsignalwasprocessedbyusingwaveletnoisereductionandwaveletmodulusmaximumalgorithm・High-speeddataacquisitionequipmentwasbuiltbyusingmicrophoneandandNlPCI6251dataacquisitiondevicewhichrealizetheaccurateandreal-timedataacquisition.Thereflec廿vesoundsignaleigenvalueextractionsoftwarebyusingwaveletnoisereductionandwaveletmodulusmaximumalgorithmwasprogrammedbyadoptingMatlab.ThesignalcommunicationbetweenLabVIEWandMatlabwasrealizedbycallingMathscriptnode,Thesignaldenoiseandtheusefulsignalseparationcanbeaccomplishedbythesoftware・Theexperimentresultsverifiedthatthebuiltsignalacquisitionandprocessingsystemcanrealizethereal-timeeigenvalueextracting.Bybuildingmodulusmaximumalgorithmmethodandmatchingeigenvaluedatabase,thesystemcancompleteidentificationofmaterialandgeometryofeigenvalue.?Keywords:high-pressurewater-jet;reflectionsoundsignals;signalcommunication??高压水射流是一项迅速发展起来的新技术,不仅可以实现对靶物的高效切割,而且可以通过识别射流冲击靶物时产生的反射声信号的特征值而识别靶物的材质和几何尺寸??[1-4]?o要准确识别靶物材质和几何尺寸,必须搭建高速、实时的声音数据采集系统实时采集声音信号。该声音信号不仅包括射流冲击靶物产生的反射声也包括环境噪声和射流喷射后扰动周围空气介质产生的噪声。要有效提取反映不同材质和几何尺寸的声音特征值,必须采用先进的信号处理方法进行降噪和特征值提取。本文采用小波降噪的方法实现对反射声信号的降噪和特征值提取,釆用MATLAB语言进行编程,同时采用传声器结合NI公司的LabVIEW软件和PCI6251采集卡搭建数据采集系统,利用Mathcript节点实现Matlab与Labview软件的通讯,实现了高压水射流靶物反射声信号的大容量数据实时采集与处理??[5-8]?o?1小波分析基本原理?1?1小波函数?小波在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,而在高频部分具有较高的时间分辨率和较低频率分辨率。通过小波变化可实现信号的降噪和重构。?对于连续情况,小波序列为???1?2小波降噪基本原理?水射流冲击靶物目标产生的反射声音信号不但包括有用的靶物材质声信号,也包含了由于环境扰动带来的噪音信号。要准确提取对应材质和几何尺寸的有用信号必须对采集到的信号进行降噪处理。信号的降噪方法很多种,如ECG信号降噪法、Gabor变换降噪法、小波变换降噪法等等。传统的降噪方法在有用信...

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