[发明专利]一种基于小波去噪和压缩的超声信号动态压缩方法

说明书

一种基于小波去噪和压缩的超声信号动态压缩方法，根据伤损区域的超声信号，获取伤损对应回波的幅值、带宽因子、回波中心频率、缺陷波返回事件和相位，其中使用小波对缺陷回波进行时频分析，使用小波尺度、平移参数及小波系数表示，同时加入白噪声特征，对这些特征进行特征训练得到伤损超声信号模型。

技术领域

本发明涉及无损检测领域，主要应用在机车车轮的在线自动探伤领域 中，尤其是一种基于小波去噪和压缩的超声信号动态压缩方法。

背景技术

近年来，随着高速重载战略的实施和大批客运专线的相继开通，我国铁 路呈现出一个前所未有的良好发展态势。自20世纪90年代末至今，我国铁 路己经成功进行了6次提速，同时，铁路运输速度和能力的稳步提升意味着 对高速客运以及重载货运列车提出了更高的要求，尤其是列车车轮的安全性 尤为重要。

机车轮辋分担着整车的压力，伴随着列车急刹车，外部恶劣的环境侵蚀 和人为护理不当等原因，其是否存在缺陷在列车安全检测中就显得非常重要 了。在实际工程中，检查轮辋的缺陷是复杂的：机车轮辋缺陷形式千变万 化，如剥落、裂纹、磨耗等，其产生的位置也各不相同；工业现场又有着不 同种类和复杂程度各异的噪声在干扰着，其主要包括随机噪声和相干噪声， 随机噪声包括环境噪声、材料噪声和电子电路噪声等，是由各种随机因素综 合而成的，其频带很宽，在探伤过程中随机出现，将有效信号污染甚至湮 没。

目前，国内的机车车轮的在线自动探伤装置通常配合安装于一段专用的 检测轨道处，主要由压电超声换能探头阵列、现场信息采集单元和集中分析 控制中心等部分组成，此方法对峰值削减明显且提取轮辋超声波探伤信号的 能力较差。本发明提出基于小波变换提取轮辋超声波探伤信号的方法应用在 集中分析控制中心中，实现提取信号的目的。。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于小波去噪和压缩 的超声信号动态压缩方法，本发明提供如下技术方案：

一种基于小波去噪和压缩的超声信号动态压缩方法，其特征在于：

根据伤损区域的超声信号，获取伤损对应回波的幅值、带宽因子、回波 中心频率、缺陷波返回事件和相位，其中使用小波对缺陷回波进行时频分 析，使用小波尺度、平移参数及小波系数表示，同时加入白噪声特征，对这 些特征进行特征训练得到伤损超声信号模型。

根据不同小波在设定尺度下与检测信号缺陷回波对称特征的相似度，其 中对称特征使用高斯函数近似描述缺陷回波，根据分析高斯函数的对称性得 到，获取相似度达到设定阈值的小波中表征缺陷回波的小波系数与分解层数 小于设定阈值的小波，并结合小波的正则性在进行多尺度变化中波形失真的 程度选取最优小波基。

使用选择的小波对超声信号进行小波变换，对各尺度系数进行给定阈值 除噪处理，其中阈值使用标准软阈值函数

η(x，λ_L)＝sgn(x)|x-λ_l|

处理各尺度小波系数，并基于在各尺度上选择的阈值得到各尺度小波 系数的估计值，将除噪处理后的信号利用小波变换重构信号。