[發明專利]一種巴克豪森信號隨機性度量及轉換方法

有效

• 申請號: 202010942060.0
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112070030B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 李翔;侯玉婷;陳小平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種巴克豪森信號隨機性度量及轉換方法，包括以下步驟：S1：確定信號特征的原始特征樣本空間；S2：計算原始特征樣本空間的特征概率分布空間；S3：重建原始特征樣本空間；S4：將原始特征樣本空間和重構特征樣本空間均輸入到預測模型中進行預測；S5：比較預測結果，得到區間指標，并作為巴克豪森信號隨機性度量結果；S6：對選定區間指標的巴克豪森信號添加有序量化噪聲，完成對巴克豪森信號隨機性的轉換。本發明涉及對巴克豪森信號這種無損檢測技術進行隨機性度量及轉換的方法研究，借助于貝葉斯不確定度分析完成，對深入理解巴克豪森信號的內在隨機特性有很大幫助，同時經過概率轉換使不同狀態下的特征更具區分度。

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，具體涉及一種巴克豪森信號隨機性度量及轉換方法。

背景技術

機械設備的主要材料構成為鐵磁金屬材料，在航空、航天、車輛、造船和原子能等尖端工業部門應用廣泛。這些設備在長期的服役過程中，常由于受到重復載荷而產生疲勞，導致突然斷裂失效，造成災難性的事故。由疲勞導致的結構失效占機械破壞的50％～90％，往往具有突發性和災變性，疲勞斷裂是工程結構和裝備安全運行的最致命殺手之一。

在役金屬材料的疲勞失效過程大致可以概括為早期力學性能退化階段、損傷的起始階段、疲勞累積和斷裂失效階段，其中第一、二階段占整個壽命周期的80％～90％，也是最難進行探測和評估的階段。目前，常用的無損檢測技術如超聲波檢測、射線檢測、渦流檢測和磁粉檢測等，主要用于對已形成的宏觀缺陷探測，研究和應用相對成熟，而對于未形成缺陷前材料性能的逐步衰退，積累產生疲勞損傷的無損檢測與評價技術，無論是研究還是應用均較少，是該領域的難點。

磁巴克豪森噪聲技術作為一種新的無損檢測技術，可實現對鐵磁性材料早期性能退化及維損傷的檢測和評估，能夠在材料使用早期確定材料表面應力狀態、疲勞損傷狀況及微觀組織變化特性，為重要設備或構建的安全評價和剩余壽命評估提供可靠依據。

巴克豪森信號特征提取極容易受到其隨機性的影響，目前許多文獻都圍繞著抑制信號隨機性的影響而展開，致力于提出更具魯棒性的特征。現有特征提取方法的不足：許多新特征缺乏通用性和靈活性，如硬度預測實驗中提取的有關巴克豪森信號的一些新特征在應力實驗中的作用并不理想；另外，許多新特征在實際應用中并不總是優于常規特征。因此，探究信號本身隨機性的內在規律就尤其重要。

發明內容

本發明的目的是為了解決巴克豪森信號隨機性度量及轉換的問題，提出了一種巴克豪森信號隨機性度量及轉換方法。

本發明的技術方案是：一種巴克豪森信號隨機性度量及轉換方法包括以下步驟：

S1：確定巴克豪森信號特征的原始特征樣本空間X；

S2：計算原始特征樣本空間X在整個疲勞壽命周期下的特征概率分布空間P；

S3：在特征概率分布空間P中，重建原始特征樣本空間X，得到第一重構特征樣本空間X_s1、第二重構特征樣本空間X_s2和第三重構特征樣本空間X_s3；

S4：將原始特征樣本空間X、第一重構特征樣本空間X_s1、第二重構特征樣本空間X_s2和第三重構特征樣本空間X_s3均輸入到預測模型中進行預測，分別得到其預測結果；

S5：比較原始特征樣本空間X、第一重構特征樣本空間X_s1、第二重構特征樣本空間X_s2和第三重構特征樣本空間X_s3的預測結果，得到區間指標，并作為巴克豪森信號隨機性度量結果；

S6：對選定區間指標的巴克豪森信號添加有序量化噪聲，完成對巴克豪森信號隨機性的轉換。

本發明的有益效果是：