原创《锚杆（固）无损检测数据处理方法》：本论文为您写无损检测毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
摘 要：随着工程建设事业的蓬勃发展,检测技术手段的无损化成为检测的主流要求,但现阶段,检测数据的分析处理手段和解释方法发展不足,使其在实际工程中的应用空间尚不足,本文根据国内研究现状列举并分析对比了几种锚杆（固）无损检测数据处理方法.
关键词：锚杆；相位；Hilbert变换；小波分析
中图分类号： TU757 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）27-187-2
1 研究目的和意义
当下,工程事业蓬勃发展,各类人工隧道、高边坡等高难度大深度工程越来越普遍.锚杆（固）作为边坡支护的重要手段在基础建设更高更深的大背景要求下使用越来越频繁,已在路、洞、桥、站、基坑等工程施工中得到广泛应用.近年来,然后检测无损化进程方兴未艾,检测人员在摸索中前进,故对于锚杆、锚固检测数据的分析和处理方法的研究就表现得尤为重要.
2 研究现状
当今国内,对锚杆（固）国内技术人员和相关专家,最常见的处理分析手段是能量对比法[1].该项方法分两个思路,一是在锚杆（固）体系中,广义波阻抗在锚固段从首至末由大而小,声波能量沿锚固段轴向衰减存在下述近似数学关系A等于Aoe-ax,该式中的能量衰减系数的幅值就成为了锚杆（固）质量评价的分级依据.二是使用标准锚杆的一维模型为基准,检测并保留其各段幅值曲线数据作为标准值,把实际检测的锚杆检测所得的相应指标逐段和标准曲线相比较,把比较差值而非衰减系数作为了锚杆（固）质量评价的分级依据.以上两种方法都是直观对比,完全以传播能量在各区的强度作为评价依据,因此,该类处理思路一般对锚固体系的轴向性状变化做定性分析,由于能量分布和衰减会受到噪声影响,该手段一般很少能准确地判断出缺陷存在的具体位置和幅度.汪明武等利用计算机算法优势将BP神经网络分析的方法用于对该类数据的分析和处理[2],其选定、对比和运算的特征值仍然是锚固及自由端长度、声波衰减及吸收系数等能量参数,虽然能利用计算机更强大的运算能力进行更加精细的对比计算和幅度衡量,但是仍然受到信噪比的限制使得处理结果精度受限.
3 研究方法
3.1 时域分析
时域分析是利用由实测波形在时域内的传播特性（主要是声波在波阻抗差异位置的时域幅值变化）,来评价锚杆施工质量,具有易操作、快速、直观等优点.当波在理论上的各向同性介质中传播时（锚杆分析一般是近似一维分析）,波的传播速度、幅值均被认为保持不变；但当波在这类介质中遇到波阻抗差异点（对于本文的锚杆检测数据即是指断裂、夹泥、离析、缩颈等浇筑差异导致的质量问题）中传播时,声波将发生反射、透射和散射等,波的传播速度和幅值将在奇异点发生变化,在几何地震学中,该变化认为是反射角度的变化和反射信息的增多；在物理地震学中则表现为波场能量的重新分配；这都将导致反射波中携带奇异点信息,这些信息会在返回到杆顶传感器并理论上在时域谱上显示.
时域分析法类似于低应变动测法的常用数据分析思路,具有快速直观的特点,但是缺点是时域信号容易受到干扰,信噪比低,因此定量分析的抗噪能力和精度有待提高[3].
3.2 常规频谱分析
以往,对于锚杆（固）质量弹性波检测工作的信号处理,常规频谱分析采用的是地球物理常用的谱分析思路,即Fourier变换、高、低、带通滤波、自和互相关等经典滤波理论,解释工作基本上是以频谱幅度为主、相位为辅一般进行定
性-半定量分析,由于滤波参数的选择具有地区性,固比较依赖该地区当地技术人员的经验[4][5].
以Fourier分析为代表的常规频谱分析,将3.1中讨论过现场初采的时域信号通过Fourier变换为频谱数据,再从其中分频段分析,亦常谓之的稳态的信号分析（部分学者把其当作广义的一种频域的滤波）.利用复杂问题近似简化的思路,将锚杆注的浆和其周围耦合围岩看成是加载在其之上的荷载,这样锚杆加上灌浆、围岩这一三维的复杂体系便成功的简化成了一维杆体法线向受均匀变化轴力的体系[6],而断裂、夹泥、离析、缩颈则全部变成了轴向广义阻抗的变化.在这一思路的指引下以幅度谱为君相位谱为臣的定性-半定量分析,成了他域（信号分析）成熟理论之于我域（锚杆检测）“老瓶装新酒”的创新应用实例.
傅里叶分析是信号频域分析处理之基石,原理清晰明了,相比时域分析具有更强的抗干扰能力,但是算法收敛慢,对于非稳态信号的分析不够精确.
3.3 基于Hilbert变换的时频分析
Hilbert变换又称90O相移滤波,其基本原理是将实信号变换为自己定义的复信号,即将实信号u（t）看成是复信号z（t）的实部,通过Hilbert变换得到对应的复信号的虚部v（t）,然后分析该复信号的瞬时振幅、瞬时相位及瞬时频率等[7].按下述计算：
基于Hilbert变换的时频分析,用快速傅里叶变换的方法实现,具有算法结构简单,时间复杂度低,收敛迅速,对频域信号瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率的识别更准确等特点,是对常规频谱分析的一个加速和改进,但并未解决固有缺陷[8].
3.4 小波时频分析
经典的Fourier变换作为信号处理之基提供了一个从时域到频域的变换,但二者在Fourier变换中是分离的：时域中难以准确提取频域信息；反之频谱如音乐之乐谱,仅表示各个分频能量之于总能量的权重,通常不能提供建立谱分量之时间权重（理论上该信息通过相位谱可计算,但通常来说仅仅较难计算准确）.非稳态信号 在时域的突变会如完整的乐谱增加了数个音符而影响整个频谱分布规律.因此,锚杆（固）常得到的非稳态信号业内尝试了更新的信号处理理论——小波时频分析法[9][10].
该方法用新的思维将信号以相平面为基在其上多尺度分解,借助Matlab等数学工具用不同的小波基成功地将时频作为整体处理,其优势有二：一是比之Fourier变换小波变化的时频统一性宛如将乐谱分为多阶,从而其抗干扰能力更强,避免被局部奇异影响整体.二是其能量集中特性[11]使得在多尺度下的分解后,能量按奇异信号程度（对应锚杆的缺陷大小）在有限范围内进行重新的更少散射更集中的分布,这就保证了对于奇异信号（缺陷）的刻画更精细,从而对于我们从定性-半定量分析最终未来实现准确的定量分析指出了一个很好的方向.
小波时频分析是比较新的分析思路,是锚杆（固）质量检测由定性向定量转变的重要一步,但算法还需进一步优化以提高其稳定性并降低其时间复杂度.
4 结论
本文列举并分析对比了几种锚杆（固）无损检测数据处理方法,为当前无损检测的主流处理方法,各种方法都有其优点和弊端,在实际的工作中需要根据数据的特点加以灵活使用,准确的判断锚杆（固）的质量,从而保障工程质量.
参 考 文 献
[1] 汪明武,王鹤龄.声频应力波在锚杆（固）状态检测中的应用[J].地质和勘探,1998,34（4）：54.
[2] 汪明武,罗国煜,王鹤龄.应力波无损检测锚固质量的BP网络分析[J].水文地质工程地质,1999（2）：50.
[3] 李张明.锚杆（固）质量无损检测理论和智能诊断技术研究[D].天津：天津大学,2007.
[4] 夏代林.锚杆（固）质量快速无损检测技术研究[D].焦作：焦作工学院,2000.
[5] 科恩L,白居宪,译.时频分析——理论和应用[M].西安：西安交通大学出版社,1998.
[6] 任智敏.锚杆（固）质量无损检测研究[D].太原：太原理工大学,2007.
[7] 王富春,李义,孟波.动测法检测锚杆（固）质量及工作状态的理论及应用[J].太原理工大学学报2002,33（2）：169-172.
[8] 秦莹.基于系统动力响应的锚固结构无损检测及模型试验研究[D].武汉：武汉理工大学,2009.
[9] 孙涛,刘晶璟,孔凡,万平.小波变换和希尔伯特——黄变换在时频分析中的应用[J].中国水运（理论版）2006,4（11）：111-113.
[10] 肖国强,刘天佑,周黎明,王法刚,杨宇山.小波多尺度分析在岩石锚杆质量弹性波无损检测中的应用[J].长江科学院院报,2006,23（4）：67-70.
[11] 王正洪,朱正伟,蒋建明.希尔伯特——黄变换和小波变换用于谐波分析的比较研究[J].现代电子技术,2007,30（19）：118-123.
无损检测论文参考资料：
结论：锚杆（固）无损检测数据处理方法为适合不知如何写无损检测方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于无损检测对身体的伤害论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
