[發(fā)明專利]基于貝葉斯學(xué)習(xí)的Lamb波頻散消除方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910178145.3
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN110045014B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟智;許才彬;陳雪峰;楊志勃;喬百杰;田紹華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種基于貝葉斯學(xué)習(xí)的Lamb波頻散消除方法，所述方法包括以下步驟：

第一步驟(S1)中，獲取目標(biāo)頻散Lamb波信號的模態(tài)特征信息，并將時(shí)域信號轉(zhuǎn)換至頻域以得到頻散的多模態(tài)Lamb波信號R(ω)，離散化后將其特定頻帶內(nèi)的信號寫成列向量的形式r＝[R(ω₁)，R(ω₂)，…，R(ω_N)]^T，其中ω₁，ω₂，…，ω_N為對應(yīng)的離散頻率點(diǎn)，N為點(diǎn)數(shù)，上標(biāo)T表示向量或矩陣的轉(zhuǎn)置；

第二步驟(S2)中，基于所述模態(tài)特征信息，依據(jù)Lamb波傳播模型分別構(gòu)造多模態(tài)頻散傳播字典Φ和非頻散傳播字典Φ′，其中，

S2a)根據(jù)頻散Lamb波信號的最大傳播距離x_M、最小傳播距離x₁，采用距離域網(wǎng)格均勻劃分法對傳播距離域等間隔劃分為M個(gè)值x₁，x₂，…，x_M，用下式計(jì)算任一傳播距離下的多模態(tài)Lamb波頻散響應(yīng)信號，

式中，ω_i為角頻率，x_j為傳播距離，S(ω_i)為激勵(lì)信號在頻率ω_i下的值，表示虛數(shù)單位，k_m(ω_i)為第m個(gè)模態(tài)下頻率為ω_i時(shí)的波數(shù)；

S2b)根據(jù)頻散Lamb波各模態(tài)在中心頻率ω_c下的群速度，用下式生成任一傳播距離下的多模態(tài)Lamb波非頻散響應(yīng)信號，

式中：為第m個(gè)模態(tài)下的Lamb波分量在中心頻率ω_c下的群速度；

S2c)將所述多模態(tài)Lamb波頻散響應(yīng)信號與非頻散響應(yīng)信號分別按以下次序放到矩陣中，得到多模態(tài)頻散傳播字典和非頻散傳播字典：

Φ＝[R(x_j，ω_i)]_ij，i＝1，2，…，N；j＝1，2，…，M，

Φ′＝[R′(x_j，ω_i)]_ij，i＝1，2，…，N；j＝1，2，…，M，

式中，[·]_ij表示矩陣中的第i行、第j列的元素為中括號中的值；

第三步驟(S3)中，將頻散多模態(tài)Lamb波信號r在所構(gòu)造的頻散字典Φ下進(jìn)行稀疏表示，

r＝Φw+n

式中，w為信號r在字典Φ下的稀疏表示系數(shù)，n為噪聲；

用稀疏模型求解算法對上式進(jìn)行噪聲自適應(yīng)估計(jì)并求解，得到稀疏表示系數(shù)w；

第四步驟(S4)中，將非頻散字典Φ′與所得稀疏表示系數(shù)w相乘，得到信號r＝Φw，r′即為對應(yīng)于原始信號r的去除頻散效應(yīng)后的信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟S2a)中所述的第m個(gè)模態(tài)包括Lamb波的任一單模態(tài)及其組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，第三步驟(S3)中，所述的采用稀疏模型求解算法求解稀疏表示模型r＝Φw+n時(shí)，將頻域中的復(fù)數(shù)域數(shù)據(jù)通過如下轉(zhuǎn)化為實(shí)數(shù)域數(shù)據(jù)模型：

式中，Re(·)表示括號中的實(shí)數(shù)部分，Im(·)表示括號中的虛數(shù)部分；

這時(shí)的實(shí)數(shù)模型為：

利用稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算法對實(shí)數(shù)模型進(jìn)行求解，得到系數(shù)向量后，通過如下轉(zhuǎn)化回原始的復(fù)數(shù)域系數(shù)向量w：

式中表示的第1至第M個(gè)元素，表示的第M+1至2M個(gè)元素。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一步驟(S1)中，所述的特定頻帶包括與原始信號R(ω)對應(yīng)的激勵(lì)信號的6dB帶寬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟S2a)中所述的最小傳播距離x₁不大于原始信號采集時(shí)激勵(lì)點(diǎn)到采集點(diǎn)之間的距離值。