基于遺傳算法的超聲散斑測(cè)量技術(shù).pdf

1、當(dāng)超聲波入射至粗糙界面時(shí)，其背向散射波會(huì)在空間中互相干涉疊加形成振幅和相位隨機(jī)分布的超聲散斑。超聲波的穿透性使其可以在氣體、液體和固體中傳播，因而超聲散斑可以在任意兩個(gè)不同介質(zhì)間的界面或介質(zhì)空間中形成。超聲散斑會(huì)隨著反射界面的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，可以作為信息載體計(jì)算該界面的位移和變形。本文研究的超聲散斑測(cè)量技術(shù)，它利用超聲波的穿透性，既可以測(cè)量物體外表面的變形，也可以用于物體內(nèi)部界面的受力和變形分析，它是一種非接觸、無(wú)損、無(wú)污染的在線(xiàn)測(cè)量方法，

2、具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文從理論上分析了超聲散斑的特性和相關(guān)算法在超聲散斑測(cè)量技術(shù)中的作用，并進(jìn)行了測(cè)量驗(yàn)證。測(cè)量時(shí)，分別采集被測(cè)界面在變形前和變形后的超聲散斑場(chǎng)后，將這兩個(gè)散斑場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，根據(jù)相關(guān)系數(shù)最大值的位置可以計(jì)算得到被測(cè)界面的位移。其中如何快速且準(zhǔn)確地找到相關(guān)系數(shù)曲面上最大值的位置，是超聲散斑測(cè)量算法的關(guān)鍵問(wèn)題。由于超聲散斑場(chǎng)的相關(guān)系數(shù)曲面存在大量次峰，它們的峰值與主峰峰值接近，容易造成測(cè)量誤差。在常用的相關(guān)搜索

3、法中，粗-細(xì)插值法可以保證搜索的準(zhǔn)確性但計(jì)算量較大，爬山搜索法和Newton-Raphson迭代法可減少計(jì)算但是需要合適的初值。為克服上述方法中的不足，本文提出將遺傳算法用于相關(guān)搜索中。遺傳算法在超聲散斑場(chǎng)的全局范圍隨機(jī)選取初值，以種群為單位模擬生物進(jìn)化論在迭代過(guò)程中尋找相關(guān)系數(shù)最大值的位置，同時(shí)為了確保搜索效率，本文又引入自適應(yīng)機(jī)制，加強(qiáng)了遺傳算法的全局搜索能力和局部搜索能力。
　　本文進(jìn)一步從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了遺傳算法用于相關(guān)搜索的

4、優(yōu)勢(shì)和可行性。在自建的超聲散斑測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，對(duì)水下試件內(nèi)層界面進(jìn)行二維位移測(cè)量，并分別用粗-細(xì)插值法、爬山搜索法、Newton-Raphson迭代法、標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法和自適應(yīng)遺傳算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算結(jié)果表明粗-細(xì)插值法和自適應(yīng)遺傳算法的精度最高，且自適應(yīng)遺傳算法的計(jì)算效率最高。水下試件內(nèi)層界面的均勻變形二維測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)數(shù)編碼的自適應(yīng)遺傳算法比二進(jìn)制編碼方法更實(shí)用。將水下試件內(nèi)層界面非均勻應(yīng)變的測(cè)量值，與實(shí)數(shù)編碼自適應(yīng)遺傳算法以及AN