Page 58 - 无损检测2021年第五期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202105005

基于集合经验模态分解的超声检测信号处理

赵斯琪, 李松松, 栾明慧, 李 晨, 郭忠宇, 王宇恒

( 大连海洋大学 信息工程学院, 大连 116023 )
摘 要:提出基于集合经验模态分解( EEMD ) 的超声无损检测信号处理方法。此方法在信号

重构时, 采用分量信号与原始信号之间的相关系数进行特征选取, 可以有效地抑制模态混叠现象。
通过仿真与实测信号的验证, 集合经验模态分解方法更适用于超声无损检测信号的处理。

关键词:超声检测; 集合经验模态分解( EEMD ); 模态混叠; 相关系数

中图分类号: TB553 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 05-0016-08

Ultrasonictestin g si g nal p rocessin g basedonEEMD

ZHAOSi q i , LISon g son g LUAN Min g hui , LIChen , GUOZhon gy u , WANGYuhen g
,

( SchoolofInformationEn g ineerin g , DalianOceanUniversit y , Dalian116023 , China )

Abstract : Thisp a p er p ro p osesanultrasonicnondestructivetestin gsi g nal p rocessin gmethodbasedonensemble

em p irical mode decom p osition ( EEMD ) method.This method usesthe correlation coefficient between the

com p onentsi g nalandtheori g inalsi g nalforfeatureselectiondurin gsi g nalreconstruction , whichcaneffectivel y

su pp ressmodalaliasin g .Throu g htheverificationofsimulationandmeasuredsi g nals , theensembleem p iricalmode

decom p ositionmethodismoresuitableforthep rocessin gofultrasonicnondestructivetestin gsi g nals.

Ke ywords : ultrasonictestin g ; ensembleem p iricalmodedecom p osition ( EEMD ); modalaliasin g ; correlation
coefficient
超声无损检测技术作为多门学科相互交叉的检 叶变换方法对非平稳信号不适用; 小波变换的各个参
测方法, 通过对不同缺陷超声回波信号的幅频、 相频 数存在自身固有缺陷, 会使信号的原始信息受到破
特性来评价被测物体的损坏程度, 在工业领域得到 坏, 所以也不是超声无损检测信号处理的最优选择。
了广泛的应用 [ 1 ] 。由于检测信号中包含检测环境与 HUANG 等 [ 5 ] 提出适于分析非平稳、 非线性信
仪器等产生的大量噪声, 严重影响后续的分析, 所以 号的时频分析方法, 称为希尔伯特 - 黄变换, 该方法
对信号进行处理至关重要。 包括两个过程: EMD ( 经验模态分解) 和 Hilbert ( 希
在无损检测信号处理中, 最常用的方法是基于时 尔伯特) 变换 [ 6 ] 。郝培培 [ 7 ] 将小波变换与希尔伯特 -
域、 频域、 时频域的分析方法, 典型的有基于傅里叶变 黄变换结合实现了对 超 声 信 号 的 预 处 理。彭 成 庆

换的滤波降噪方法 [ 2 ] 、 基于小波变换的降噪方法 [ 3 ] 和 等 [ 8 ] 采用 EMD 方法来对管道中的超声回波信号进
基于经验模态分解的降噪方法 [ 4 ] 。时域与频域分析
行处理。张坤硕 [ 9 ] 在使用 EMD 方法处理超声检测
无法获得频率成分随时间推移的动态演变信息; 傅里
信号后, 认为 EMD 方法更适合用来处理金属检测
材料的回波信号。 EMD 方法在各领域已得到了广
泛的应用, 但依然存在严重的模态混叠现象, 造成信
收稿日期: 2020-11-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51778104 ); 辽宁省教育 号缺失, 影响后续的信号处理。
厅科学研究项目( DL202005 )
针对 EMD 方 法 存 在 的 模 态 混 叠 问 题, WU
作者简介: 赵斯琪( 1996- ), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为超
等 [ 10 ] 提出了 EEMD ( 集合经验模态分解) 方法, 在信
声无损检测技术及信号处理
通信作者: 李松松( 1973- ), 女, 博士, 教授, 主要研究方向为超 号分解中具有良好的表现。 EEMD 方法作为 EMD
声无损检测技术及信号处理, lison g son g @dlou.edu.cn 方法的改进方法, 继承了 EMD 能自适应地处理非
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2021 年 第 43 卷 第 5 期

无损检测