[發明專利]鐵磁性構件的脈沖漏磁響應信號分離方法

在審

• 申請號: 201410490384.X
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104267094A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 周德強;王俊;潘萌;吳佳龍;趙健;杜陽;謝廣喜
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82;G06F19/00
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 林弘毅;聶漢欽

技術領域

鐵磁性構件的脈沖漏磁響應信號為渦流信號與漏磁信號的線性疊加，本發明通過盲信號分離算法，實現渦流信號和漏磁信號的分離，方便對缺陷的定量分析，提高脈沖漏磁對鐵磁性構件的檢測效果，屬于無損檢測及信號處理領域。

背景技術

脈沖漏磁檢測作為一種新型無損檢測方法，可以對導電材料的表面和近表面進行檢測，因其具有很寬的頻譜，只需一次掃描就能分析被測試件不同深度的缺陷，因其檢測能力出眾，目前在壓力容器、石油管道、鐵軌等鐵磁性構件的無損評估領域得到了廣泛的應用。由于鐵磁性構件與非鐵磁性構件的渦流檢測內部磁疇的不同，在鐵磁性構件的脈沖漏磁響應信號中往往不是純粹的渦流信號，還包含了漏磁信號。因為在鐵磁性構件中迅速衰減的渦電流會對構件產生局部磁化，而有缺陷的地方就會產生漏磁場，以至于漏磁信號和渦流信號發生了混合，有必要對其進行分離和提取。

在對脈沖漏磁響應信號的后期處理中一般采用經典的時域濾波的方法，在濾波過程中會損失一部分有用的信號或還有噪聲信號的剩余，隨著對缺陷精確定量評估的需要，這種傳統的信號處理方式已難以滿足實際要求，故需要采用新的信號處理技術，故而提出了一種基于鐵磁性構件的脈沖漏磁響應信號盲分離方法。

盲源分離(blind?source?separation，BSS)技術簡稱盲分離，是指在未知源信號及其混合過程的情況下，只利用一組由傳感器陣列觀測到的混合信號(也稱為觀測信號)，來分離混合信號從而恢復源信號或者是混合過程的信號處理方法，在過去的二十多年間是信號處理和神經網絡等研究領域的研究熱點。

盲源分離技術最初起源于“雞尾酒會”問題，在二十世紀九十年代之前一致困擾著科技工作者，盲源分離技術就是為了解決此問題而提出來的。盲信號分離中的“盲”具有兩重含義：(1)源信號未知；(2)信號的混合過程未知。在實際問題當中經常面臨著源信號和混合參數未知的情況，因此盲源分離具有廣泛的應用前景，尤其在線性混合盲分離算法的研究領域，已經有成熟的數學模型和豐富的研究成果產生。隨著數字信號處理技術的發展以及相關學科的不斷深入，大量行之有效的盲分離算法不斷被提出，使盲分離問題逐漸成為當今信息處理領域中最熱門的研究課題之一，在無線電通信、圖象處理、地震信號處理、陣列信號處理和生物醫學信號處理等領域得到了廣泛地應用。

發明內容

本發明的技術方案如下：

一種鐵磁性構件的脈沖漏磁響應信號分離方法，包括如下步驟：

(1)脈沖漏磁探頭對鐵磁性構件進行缺陷檢測并采集磁場信號；

(2)對采集的磁場信號進行預處理；

(3)采取同一缺陷信號采集兩次構成輸入矩陣將單通道盲源分離欠定問題轉化為正定問題；

(4)根據采集的磁場信號的矢量疊加原理，認為渦流信號與漏磁信號的線性疊加，采用線性盲源分離算法對信號進行分離；

(5)將分離的渦流信號和漏磁信號與鐵磁性構件內外缺陷對應，進而識別缺陷。

所述在鐵磁性構件中，激勵脈沖信號源經傅里葉分解包含直流分量與各次諧波分量的疊加，鐵磁性構件的脈沖漏磁響應信號中不僅含有渦流信號，同時渦流信號包含了漏磁信號。

所述步驟(2)中的預處理包括對采集的磁場信號的放大、濾波、去噪，以及濾波、主成分提取、白化、快速傅里葉變換。

所述步驟(4)中的盲源分離算法采用獨立成分分析法，首先要對磁場信號進行分離處理，利用MATLAB軟件編寫盲分離的算法程序，通過MATLAB腳本節點右邊緣引出輸出變量，使數據類型和輸入變量保持一致，把盲分離過程中的包括原始數據、混合數據、白化后的數據以及分離數據在內的重要變量以圖形的方式顯示。

本發明的有益技術效果是：

本發明針對脈沖漏磁檢測法在鐵磁性材料缺陷檢測上的不足與采集信號效果不佳，提出基于鐵磁性構件的脈沖漏磁響應信號分離方法，將渦流信號和漏磁信號從檢測信號中分離出來，由單一信號分離出多個獨立成分屬于盲源分離欠定問題，此時混合矩陣是不可逆的病態矩陣，傳統的方法已經無法實現盲分離的需求。