[發明專利]一種大尺寸復合材料及其夾層結構快速無損檢測方法

有效

• 申請號: 202110054508.X
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112818762B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 邢礫云;楊淼;金基良
• 申請（專利權）人: 北華大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G01N21/3563;G01N21/3586
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明是一種大尺寸復合材料快速無損檢測方法,其特點是，包括:依據標準件隨機采樣獲取無缺陷參考信號樣本集快速稀疏表征矢量；快速稀疏表征，參考信號和采樣信號的稀疏表征均采用基于小波域模極大值的信號奇異性度量的并行降噪與稀疏表征、采用非線性支持向量機的特征聚類、相關熵的自適應觀測模型及Sigmoid函數的歸一化；采用相關熵自適應模型的無掩模壓縮感知(Compressedsensing，CS)拓撲分布優化策略，快速表征結果與相關熵自適應模型通過加權判定信號的同質與異質性，結合結構化思想的分塊隨機形式，在CS理論框架下，設計結構化易存儲的測量矩陣，為快速檢測后的重構提供有效數據。該方法與檢測對象參數緊密聯系，實現方法簡單易行、工程實用性強。

技術領域

本發明屬于本發明專利涉及復合材料及其夾層結構無損檢測領域，具體涉及一種大尺寸復合材料及其夾層結構快速無損檢測方法。

背景技術

復合材料及其夾層結構在力學、加工成型等方面的優異性能，使其備受宇宙航空領域的推崇，成為航空、航天、射電天文等關鍵部件不可或缺的重要組成。因此，對其缺陷及損傷程度的準確無損評估至關重要。然而，與金屬結構相比，一方面，由于復合材料本質復雜，使其疲勞、斷裂的成因較之金屬結構更不好理解，其夾層結構中緊密層疊或結構復雜的缺陷或損傷目標檢測一直是該研究領域的技術瓶頸。既要保證承重結構設計的作用，又要能對制備、使用過程中的缺陷進行標定，以有利于控制生產質量及維修。另一方面，現有的復合材料檢測方法，基于成熟經典金屬材料無損檢測與復合材料特性的結合發展而來，如基于射線、超聲、渦流等的檢測技術，其中很多方法對大部分泡沫、塑料等復合材料及其夾層結構形式是失效的，技術革新迫在眉睫。太赫茲 (Terahertz，THz)技術作為重要的交叉前沿領域，為工業技術革新提供了很有前景的發展機遇。與傳統手段相比，THz無損檢測技術在復合材料及其夾層結構應用中，擁有無法比擬的技術優勢，表現出巨大的應用潛力。例如：比傳統射線法成像對比度更高；比微波成像分辨率更好；散射相對小，穿透性優于可見光和近中紅外光；非電離，比X射線更安全等。使其有力補充了現有無損檢測手段的不足。

相比于非相干的連續THz技術，基于相干測量的THz-TDS，具有寬帶性、高信噪比、相干性和指紋譜性等特點。檢測信號同時包含寬頻帶強度、相位等信息，獲取信息更加豐富，成像方法更加靈活，所成圖像具備“圖譜合一”特性，有潛在的目標定性、定量鑒別力，更適合無損檢測應用中目標信息的準確表征。

然而，基于傳統THz-TDS光柵掃描的無損檢測方式，雖能獲取較全面的目標信息，但檢測效率低，難以實現目標的快速鑒別。且大尺度復合材料及其夾層結構的檢測需求，也給原位無損檢測提出了新的要求。既要保證承重結構設計的作用，又要能對制備、使用過程中的缺陷目標進行標定，以有利于控制生產質量及維修。因此，相應的無損檢測方法表征缺陷目標的能力顯得至關重要。由此可見，目標快速、準確、直觀表征是實現大尺度復合材料及其夾層結構 THz-TDS無損檢測急迫需要解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種大尺度復合材料及其夾層結構的快速太赫茲無損檢測方法，針對大尺度復合材料及其夾層結構的快速THz-TDS 無損檢測問題，通過缺陷信號的快速特征稀疏化、自適應鑒別壓縮采樣數據量及獲取時間實現快速無損檢測。

本發明是這樣實現的，一種大尺寸復合材料及其夾層結構快速無損檢測方法，該方法包括：

一種大尺寸復合材料及其夾層結構快速無損檢測方法，該方法包括：

步驟1，基于標準件的無掩模壓縮感知自適應拓撲分布優化快速稀疏表征判別依據，對標準件隨機采樣獲取無缺陷參考信號樣本集，通過小波域模極大值與李氏指數計算，根據信號、噪聲奇異性不同特點對小波域模極大值在不同尺度上進行信號特征稀疏化篩選，采用徑向基核函數的非線性支持向量機對稀疏化篩選后無缺陷參考信號進行特征的聚類處理，采用相關熵自適應模型對參考信號樣本集的同質性進行度量，在不同尺度上對比信號特征聚類結果并應用 Sigmoid函數實現歸一化，獲得無掩模CS自適應拓撲分布優化的參考稀疏表征矢量作為判別依據；