[發明專利]基于多項式擬合和線形壓電傳感器陣列的信號補償方法

有效

• 申請號: 201710737675.8
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107727734B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 劉彬;孟凡芹;耿光輝;宋生奎;石永春;王朝暉;賈麗;王文娟;曹澤煜;陳利安;徐克明;校云鵬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍勤務學院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/36;G01N29/24
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 晏榮府

1.一種基于多項式擬合和線形壓電傳感器陣列的信號補償方法，其特征在于：首先在原有傳感器附近布置一個線形壓電傳感器陣列，同步采集Lamb波信號；然后從距離原有傳感器最近的一個開始由近及遠依次選擇補償信號；將待補償信號和補償信號首先進行時間延遲然后進行合成；對合成信號進行多項式擬合；使用擬合公式計算時間延遲后的待補償信號與補償信號的合成誤差；最后選擇合成誤差最小值點對應的合成信號作為最佳合成信號，實現對Lamb波傳感信號的補償；具體步驟如下：

步驟(1)布置線形壓電傳感器陣列：根據補償任務的需要，在原有傳感器附近由近及遠依次布置N個補償傳感器，N≥1，形成一個N+1陣元的線形壓電傳感器陣列；陣元從距離原有傳感器最近的一個開始由近及遠依次編號為1、2、…、n、…、N，線形壓電傳感器陣列同步采集結構上的Lamb波，原有傳感器采集到的Lamb波傳感信號為待補償信號f₀(t)，其余補償傳感器采集到的Lamb波傳感信號分別為補償信號f₁(t)、f₂(t)、f₃(t)、…、f_n(t)、…、f_N(t)，t為采樣時間；

步驟(2)對信號處理程序進行初始化：

①待補償信號g(t)＝f₀(t)，

②補償傳感器編號i＝1，i∈[1,N]，補償信號為f_i(t)＝f₁(t)，

③時間延遲單位j＝1，延遲時間為t_j＝-t_L+j×△t，t_L為Lamb波傳感信號的時間長度，△t為信號的采樣時間間隔，j為正整數且

步驟(3)對信號進行時間延遲：

①如果延遲時間t_j＜0時，則待補償信號g(t)延遲|t_j|時間，形成一個新的信號g_j(t)；補償信號f_i(t)不移動，f_i-j(t)＝f_i(t)，

②如果延遲時間t_j≥0時，則補償信號f_i(t)延遲|t_j|時間，形成一個新的信號f_i-j(t)；待補償信號g(t)不移動，g_j(t)＝g(t)；

步驟(4)將時間延遲后的信號進行合成：在各個采樣時刻對g_j(t)和f_i-j(t)進行合成，如果在該采樣時刻下，g_j(t)和f_i-j(t)均有值，則計算g_j(t)和f_i-j(t)的平均值作為合成信號z_i-j(t)在該采樣時刻的值；如果在該采樣時刻下，g_j(t)和f_i-j(t)只有一個有值，則該值即為合成信號z_i-j(t)在該采樣時刻的值；

步驟(5)求取合成信號z_i-j(t)的多項式擬合公式u(t)；

步驟(6)使用擬合公式u(t)計算g_j(t)和f_i-j(t)的合成誤差e(j)：

使用步驟五求取的擬合公式u(t)，分別求取g_j(t)和f_i-j(t)的擬合值g’_j(t)和f’_i-j(t)，然后根據公式(1)求取合成誤差e(j)：

步驟(7)依次求取不同延遲時間單位時，擬合公式u(t)計算g_j(t)和f_i-j(t)的合成誤差e(j)，時間延遲單位重復步驟(3)至步驟(6)，依次求取不同延遲時間單位時，使用擬合公式u(t)計算g_j(t)和f_i-j(t)的合成誤差e(j)；

步驟(8)提取最佳合成信號作為下一次的待補償信號：

根據步驟(7)求取的不同延遲時間時，使用擬合公式u(t)計算g_j(t)和f_i-j(t)的合成誤差e(j)，選擇合成誤差e(j)最小值點對應的合成信號z_i-j(t)作為最佳合成信號，作為下一次的待補償信號g(t)＝z_i-j(t)；

步驟(9)依次將各個補償信號合成至待補償信號：

從距離原有傳感器最近的開始，由近及遠，依次選擇各補償信號f_i(t)，重復步驟(3)至步驟(8)，直至i＝N，線形壓電傳感器陣列中的陣元全部合成完畢，則補償后的Lamb波傳感信號f(t)＝g(t)。