基于时频域的钢桶泄漏检测信号处理（4）

范佩西

第四章 钢桶泄露声发射检测系统的设计

随着面向对象的兴起与科学技术的不断创新和发展，图形用户界面（GUI）的设计和使用也越来越广泛，成为了一种潮流。它能为我们提供很好的工作界面，为我们的设计节省了很多时间，更便于对我们所需要的系统的设计。设计钢桶泄漏声发射检测的系统所用的工具是MATLAB软件中的图形用户界面平台，我们在该平台上定义自己所需的功能，实现一个面向对象的操作界面[1]。

4.1 系统的设计

4.1.1 GUI设计的步骤：

1、明确本系统所需要实现的功能，该选用哪些模块。

2、绘制出GUI界面草图，调整各个模块的位置和大小，确定最终方案。

3、根据所确定的GUI方案，在界面上插入系统需要的其他菜单选项和按钮。

4、编写模块功能及其按钮和菜单里回调函数，并且对每个模块的进行检查，看其是否能实现该功能。

4.1.2 模块的选择：

根据系统的需要，各模块的不同，实现不同的功能。如图4.1所示为系统最终确定的方案，该系统主要包括输入数据按钮、执行程序按钮、坐标轴、用于显示计算结果的静态文本框和清除数据按钮等模块。

图4.1 GUI界面最终方案

4.2 系统的实现

对各个按钮和系统相关模块进行回调函数的编辑，以达到实现对钢桶声发射信号分析检查的目的。

（1）输入数据按钮

对于输入数据按钮，主要利用的是MATLAB所提供的uigetfile( )函数标准来读盘文件处理对话框来选取要打开有数据的文本文件，并且利用global函数把输入的数据定义为全局变量，主要代码如下图：

图4.2 输入数据按钮程序代码

运行后会出现如图4.3所示的打开文件选择对话框.

图4.3 输入数据对话框  

(2)执行程序按钮

本系统的执行程序按钮主要是利用MATLAB的时频分析对输入的数据进行分析，并输出相应的分析结果。执行程序按钮的程序主要为对钢桶声发射信号进行特征分析，有快速傅里叶变换、功率谱估计、希尔伯特黄变换、边际谱分析和求取时域信号均方值（RMS）和平均值(ASL)等功能函数，部分函数如下图：

图4.4 执行程序按钮部分程序代码

（3）坐标轴模块和静态文本框模块

坐标轴在本系统中用axes( )函数选定坐标轴显示执行程序得到的波形，相关函数代码如下图所示：

图4.5坐标轴部分程序代码

静态文本框主要用于显示数据计算结果。其相关函数代码如下图所示：

图4.6 输出计算结果的部分程序代码

（4）清除数据按钮

对于清除数据按钮，本系统利用set( )函数和cla( )函数对系统计算结果进行归零和清除波形处理。具体函数代码如下图：

图4.7 清除按钮的回调函数代码

编辑好各个按钮和模块回调函数，保存GUI后运行，对输入0.5mm泄漏钢桶声发射信号数据运行后得到如图4.8所示的结果。表明系统已设计完成，以可以实现对钢桶声发射信号的检测。

图4.8 0.5mm泄漏钢桶声发射特征参数

4.3 本章小结

分别对不同的钢桶泄漏声发射信号进行检测得到的叠加图如图4.9，如图4.9所示，在频谱图、功率谱图和边际谱图上可以清晰的看出，钢桶声发射信号频谱、功率谱、边际谱的最大幅值是随着钢桶泄漏孔径的增大而增大的。从计算的结果可以看出，RMS也是随着泄漏孔径的增大而增大的。经过多组数据的检测，而标准钢桶的声发射信号的功率谱密度最大幅值和边际谱最大幅值分别都小于1.110-5和1.410-8。

图4.9 声发射信号检测叠加图

【相关链接】

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基于时频域的钢桶泄漏检测信号处理（2）

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