本發(fā)明屬于材料性能驗(yàn)證，具體是一種壓痕儀的降噪濾波方法。

背景技術(shù)：

1、目前，傳統(tǒng)材料力學(xué)性能評估方法主要采用宏觀試驗(yàn)手段，難以揭示材料在加載過程中的微觀行為和損傷特征，限制了材料設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用的進(jìn)展。

2、然而，隨著原位測試技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)時觀測材料微觀行為，為解決上述問題提供了新的思路和方法。原位測試技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)處理和分析算法，可以準(zhǔn)確評估材料的本構(gòu)行為和損傷特征，滿足了對材料力學(xué)性能評估的更高要求。當(dāng)前原位測試技術(shù)主要通過壓痕儀進(jìn)行測試，但是得到的數(shù)據(jù)中可能存在噪聲的干擾，無法提供足夠的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種壓痕儀的降噪濾波方法，其通過對壓痕儀所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合數(shù)據(jù)降噪處理和分析算法，實(shí)現(xiàn)了對材料力學(xué)性能的準(zhǔn)確評估，從而滿足了對材料設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用的需求。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種壓痕儀測試結(jié)果的降噪濾波方法，包括以下步驟

3、第一步：準(zhǔn)備待測試材料樣品，

4、樣品尺寸設(shè)定為直徑5mm、高3mm，并將樣品放置在壓痕儀中進(jìn)行加載，獲取初始包含噪聲信號的力學(xué)響應(yīng)；

5、第二步：利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集觀測到的數(shù)據(jù)，并將應(yīng)力數(shù)據(jù)采用sym8小波進(jìn)行小波變換，采用的小波變換的基本公式：

6、

7、其中，x(a，b)是信號的小波系數(shù)，ψa，b(t)是小波基函數(shù)；

8、第三步：根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)將力學(xué)響應(yīng)信號進(jìn)行小波變換閾值設(shè)置，將力學(xué)響應(yīng)信號長度確定為500，小波變換的閾值設(shè)置為：

9、

10、其中，λ是閾值參數(shù)，σ是噪聲水平，n為信號長度；

11、第四步：根據(jù)小波閾值將小于閾值的信號剔除，進(jìn)行信號的噪聲處理：

12、

13、其中，λ是閾值參數(shù)，σ是噪聲水平；

14、第五步：采用sym8小波進(jìn)行逆變換，進(jìn)行時域信號的還原：

15、

16、其中，ca是尺度參數(shù)；

17、進(jìn)一步，在所述的對材料的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行噪聲處理時，采用小波閾值方法的微弱響應(yīng)信號與噪聲信號分離，并采用sym8小波對四層全局硬閾值濾波處理，閾值選取采用通用閾值法，選用硬閾值法將各小波系數(shù)值與閾值比較，當(dāng)系數(shù)值x(a，b)的絕對值低于λ·σ值時重置為x(a，b)-λ·σ，高于等于t值時，x(a，b)重置為0。

18、第六步：通過分析處理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理和分析得到更加準(zhǔn)確的材料力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)此結(jié)果建立更加準(zhǔn)確的本構(gòu)方程，以便于更好的評估材料的本構(gòu)行為和損傷特征。

19、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種壓痕儀的降噪濾波方法，該方法采用原位測試技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)降噪處理和分析算法，實(shí)時觀測材料在加載過程中的微觀行為，從而準(zhǔn)確評估材料的本構(gòu)行為和損傷特征。具有評估準(zhǔn)確性高、操作簡便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對材料力學(xué)性能的準(zhǔn)確評估，從而滿足了對材料設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用的需求。

技術(shù)特征：

1.一種壓痕儀的降噪濾波方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種壓痕儀的降噪濾波方法，其特征在于，所述的第一步中的待測試材料樣品尺寸設(shè)定為直徑5mm，高3mm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種壓痕儀的降噪濾波方法，其特征在于，所述的第二步中在對采集觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換降噪處理時，采用的小波變換的基本公式：

4.如權(quán)利要求1所述的一種壓痕儀的降噪濾波方法，其特征在于，所述的第三步中的力學(xué)響應(yīng)信號長度確定為500，進(jìn)行小波變換閾值設(shè)置的公式為：

5.如權(quán)利要求1所述的一種壓痕儀的降噪濾波方法，其特征在于，所述的第四步中進(jìn)行信號的噪聲處理的公式為：

6.如權(quán)利要求1所述的一種壓痕儀的降噪濾波方法，其特征在于，所述的第五步中進(jìn)行時域信號的還原公式為：

7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種壓痕儀的降噪濾波方法，其特征在于，所述的對材料的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行噪聲處理時，采用小波閾值方法的微弱響應(yīng)信號與噪聲信號分離，并采用sym8小波對四層全局硬閾值濾波處理，閾值選取采用通用閾值法，選用硬閾值法將各小波系數(shù)值與閾值比較，當(dāng)系數(shù)值x(a，b)的絕對值低于λ·σ值時重置為x(a,b)-λ·σ，高于等于t值時，x(a，b)重置為0。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于材料性能驗(yàn)證技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種壓痕儀的降噪濾波方法。其特點(diǎn)包括，首先將準(zhǔn)備好的待測試材料樣品放置在壓痕儀中進(jìn)行加載，通過顯微觀測系統(tǒng)實(shí)時觀測樣品的微觀行為；然后利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集觀測到的數(shù)據(jù)；再通過對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換降噪處理；通過對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換降噪處理；該方法采用原位測試技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)降噪處理和分析算法，實(shí)時觀測材料在加載過程中的微觀行為，從而準(zhǔn)確評估材料的本構(gòu)行為和損傷特征。具有評估準(zhǔn)確性高、操作簡便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對材料力學(xué)性能的準(zhǔn)確評估，從而滿足了對材料設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：胡運(yùn)濤,蘇昱太,龍旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西西工大科技園有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10