[發(fā)明專利]一種Lamb波時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610018399.5
• 申請(qǐng)日: 2016-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN105486759B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃松嶺;趙偉;王珅;張宇;魏爭(zhēng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/44
• 分類號(hào): G01N29/44;G01N29/07
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Lamb波時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法。

背景技術(shù)

利用超聲Lamb波缺陷層析成像技術(shù)可以快速、有效地獲得缺陷的輪廓和尺寸等具體信息，該技術(shù)繼承了傳統(tǒng)超聲Lamb波檢測(cè)的諸多優(yōu)點(diǎn)。Lamb層析成像技術(shù)在缺陷兩側(cè)并排布置換能器陣列，從檢測(cè)的Lamb波波形中提取投影數(shù)據(jù)，根據(jù)投影數(shù)據(jù)和一定的重建算法，反演出缺陷的形狀、尺寸等具體信息。Lamb波走時(shí)是常用的投影數(shù)據(jù)，是指Lamb波在收發(fā)換能器對(duì)之間的傳播時(shí)間。Lamb走時(shí)作為層析成像重建算法的輸入量，其提取的準(zhǔn)確度直接決定了缺陷成像質(zhì)量及缺陷尺寸量化精度。傳統(tǒng)的Lamb波走時(shí)提取包括基于Lamb波時(shí)域波形峰值的提取方法、希爾伯特-黃變換(Hilbert-huang transform，HHT)以及其他時(shí)頻分析方法等，其走時(shí)提取的準(zhǔn)確度不高，尤其是在走時(shí)提取局部區(qū)域的波形振動(dòng)劇烈，無法確定真正意義上的走時(shí)，并帶有很多人為因素，給走時(shí)提取帶來很大誤差，嚴(yán)重破壞了缺陷重建質(zhì)量以及降低了缺陷尺寸量化精度。上述問題是制約Lamb波層析成像技術(shù)發(fā)展及缺陷成像質(zhì)量的一個(gè)瓶頸問題。中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了“一種地質(zhì)雷達(dá)波速層析探測(cè)的走時(shí)數(shù)據(jù)快速采集方法”，該技術(shù)涉及一種地質(zhì)雷達(dá)波速層析探測(cè)的走時(shí)數(shù)據(jù)快速采集方法， 對(duì)地質(zhì)雷達(dá)波速層析探測(cè)的走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、連續(xù)的采集，但仍然采用時(shí)域波形峰值時(shí)間的走時(shí)提取方式，走時(shí)提取的準(zhǔn)確度低，誤差較大，降低了層析探測(cè)的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種Lamb波時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種Lamb波時(shí)頻能量密度析出走時(shí)提取方法，包括如下步驟：S1：在待測(cè)材料檢測(cè)區(qū)域兩側(cè)分別設(shè)置發(fā)射EMAT(Electro-magnetic acoustic transducer；電磁超聲換能器)和接收EMAT；S2：設(shè)定Lamb波檢測(cè)的工作點(diǎn)，設(shè)定所述工作點(diǎn)的工作頻率為f_c，令發(fā)射端激發(fā)所需模態(tài)Lamb波，對(duì)側(cè)接收端接收Lamb波，對(duì)接收到的Lamb波檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大和窄帶濾波，濾波中心頻率為f_c，然后再進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，得到檢測(cè)波形數(shù)據(jù)；S3：利用離散短時(shí)傅里葉變換對(duì)檢測(cè)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析，得到檢測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)頻能量密度分布，時(shí)頻能量密度的時(shí)間坐標(biāo)為t_i，頻率坐標(biāo)為f_k，在某一組確定的時(shí)間點(diǎn)和頻率點(diǎn)(t_i，f_k)處的能量密度為E(t_i，f_k)；其中，i＝1,2，…，M，k＝1,2，…，N，M、N為正整數(shù)；S4：在時(shí)頻能量密度分布中，對(duì)于某一離散的時(shí)間點(diǎn)t_i，時(shí)間點(diǎn)t_i對(duì)應(yīng)的頻率坐標(biāo)為f_k，其中k為自然數(shù)，判斷是否存在頻率點(diǎn)f_k的值與中心頻率f_c的值相等，若是，提取出對(duì)應(yīng)于中心頻率f_c處的能量密度E(t_i，f_c)，并進(jìn)行S7；若不是，進(jìn)行S5；S5：對(duì)于離散時(shí)間點(diǎn)t_i對(duì)應(yīng)的頻率坐標(biāo)f_k，在中心頻率f_c兩側(cè)分別提取與其最接近的頻率點(diǎn)f_l和f_h，其中f_l＜f_c＜f_h，并分別提取出在(t_i，f_l)和(t_i，f_h)處的能 量密度E(t_i，f_l)和E(t_i，f_h)；S6：根據(jù)E(t_i，f_l)和E(t_i，f_h)，采用線性插值法，求取對(duì)應(yīng)于離散時(shí)間點(diǎn)t_i中心頻率f_c的能量密度E(t_i，f_c)；S7：判斷是否所有的離散時(shí)間點(diǎn)t_i對(duì)應(yīng)于中心頻率f_c處的能量密度E(t_i，f_c)均已獲得，若是，則進(jìn)行S8；若不是，則判斷離散時(shí)間點(diǎn)變?yōu)閠_i+1，并返回S4；S8：利用所有的離散時(shí)間點(diǎn)t和中心頻率處的能量密度E(t，f_c)，通過對(duì)離散時(shí)間點(diǎn)處能量密度的擬合，建立中心頻率的時(shí)域能量密度曲線E(t，f_c)；S9：提取時(shí)域能量密度曲線E(t，f_c)各峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t_p，作為所需模態(tài)Lamb波的走時(shí)，并結(jié)束走時(shí)提取，其中，p＝1,2，…，M_1，M₁為正整數(shù)且M₁＜M。