MUSIC等の固有値解析法を用いた高分解能材料欠陥位置標定システムの開発研究

利用MUSIC等特征值分析方法研发高分辨率材料缺陷位置定位系统

基本信息

批准号：
15760069
负责人：
畝田道雄
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kanazawa Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760069/
关键词：
MUSIC 音響探査高分解能位置標定超音波探傷試験

项目摘要

本申請研究では超音波探傷試験における材料の欠陥位置を推定する場合の高分解能化並びに高精度化を図ることを目的として,MUSICアルゴリズムを同試験で得られる受信信号に適用するための方法を提案するとともに,その方法を具備した高分解能欠陥位置標定システムを開発することにある.この場合,取り扱う信号は材料中を伝搬する"音波"となることから,本申請研究では基礎検討として,空気中を伝搬する音波の発信位置を標定し得るシステム開発を行った.特に,非破壊検査を想定して,音波の発信源が信号を受信するセンサ群から近距離場にある場合を想定して検討を行ったが,得られた結果を要約すると以下の通りとなる.1.音波源位置の高分解能推定を可能にするためのMUSICアルゴリズムを提案するとともに,その数式化を行った.特に,使用するセンサ(AEセンサや加速度センサ)が角度指向性を有する場合を想定し,指向性を考慮しうるアルゴリズムを提案した.そして,指向性を考慮したアルゴリズムの性能をコンピュータシミュレーションによって確認した結果,高分解能非破壊試験を実現するために必要となる十分な性能を有していることを確認した.さらにはシミュレーションの結果を実験によって確認した.2.音波源位置の同定法として,本研究で検討するMUSIC法に対して,一般的に用いられている音響ホログラフィ(AH)法や改良型音響ホログラフィ(MAH)法を比較対象としてシミュレーション,並びに実験的に検討した.その結果,MUSIC法では最も高い分解能を有することが確認できたものの,同定位置の精度については大きな変化がないことが確認された.一方,AH法やMAH法においては複数の同一周波数発信源がある場合には同定精度の大きな低下を生じるが,MUSIC法においては空間移動平均法との併用によって,当該環境下であっても音源同定を行いうる可能性があることを確認した.

在这项研究中，我们提出了一种将 MUSIC 算法应用于超声波探伤测试中获得的接收信号的方法，目的是提高估计材料中缺陷位置时的分辨率和准确性。这项研究的目的是开发配备这种方法的高分辨率缺陷定位系统。在这种情况下，要处理的信号是通过材料传播的“声波”，定位声波的传输位置。特别地，我们进行了一项假设无损检测的研究，假设声波源位于距离接收信号的传感器组很短的场内，但获得的结果可以概括如下：1 . 声源位置的高度。我们提出了 MUSIC 算法来实现分辨率估计，并以数学方式表述它。特别是，我们假设所使用的传感器（AE 传感器和加速度传感器）具有角度方向性，并考虑 Uru 算法。然后通过计算机仿真验证了考虑方向性的算法的性能，并证实其具有实现高分辨率无损检测所需的足够性能。2.作为识别方法。声源位置，本研究考虑的MUSIC方法与常用的声全息（AH）方法和改进的声全息（MAH）方法进行比较。通过模拟和实验对目标进行研究。结果证实MUSIC方法具有最高分辨率，但确认识别位置的精度没有明显变化。另一方面，AH方法方法和MAH方法中，如果存在多个相同频率的声源，识别精度会明显降低，但在MUSIC方法中，与空间移动平均方法结合使用时，可以识别出声源即使在相关环境下我也确认有性行为。