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原文传递一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法

专利名称：	一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法
摘要：	本发明公开一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法，包括S1、利用脉冲激光在样品表面激发声表面波，并通过接触式压电传感器拾取样品表面所需检测区域两端的声表面波时域信号；S2、利用同步压缩小波变换对拾取到的一对激光声表面波进行时频分析，得到相应的原始含噪声时频分布图；S3、通过Rényi熵从原始含噪声时频分布图中提取声表面波信号；S4、基于互相关函数估计提取出的声表面波信号不同频率分量的相对时间延迟；S5、利用余弦插值计算相对时间延迟估计误差并对相对时间延迟进行矫正，从而得到准确的声表面波信号不同频率分量的相对时间延迟；S6、用采样距离除以校正后的时间延迟得到声表面波不同频率分量的相速度，即频散曲线。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	林滨;刘再蔚;马小康;万杨帆
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-28T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310937692.1
公开号：	CN117074367A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	刘子文
分类号：	G01N21/47;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/47;G01N21/01
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法，其特征在于，包括： S1、利用脉冲激光在待测样品表面激发声表面波，并通过接触式压电传感器拾取待测样品表面所需检测区域两端的声表面波时域信号； S2、利用同步压缩小波变换对拾取到的一对激光声表面波进行时频分析，得到相应的原始含噪声时频分布图； S3、通过Rényi熵从原始含噪声时频分布图中提取声表面波信号； S4、基于互相关函数估计提取出的声表面波信号不同频率分量的相对时间延迟； S5、利用余弦插值计算相对时间延迟估计误差并对相对时间延迟进行矫正，从而得到准确的声表面波信号不同频率分量的相对时间延迟； S6、用采样距离除以校正后的时间延迟得到声表面波不同频率分量的相速度，即频散曲线。 2.根据权利要求1所述的一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法，其特征在于，S2中原始含噪声时频分布图通过如下同步压缩小变换获得：式中，Ts(ωl,b)为声表面波信号的时频分布图，Ws(a,b)是时域信号的连续小波变换系数，a是比例因子，b是时间平移，ω是瞬时频率，Δω＝ωl-ωl-1，(Δa)k＝ak-ak-1，l、k为离散值。 3.根据权利要求1所述的一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法，其特征在于，S3中基于Rényi熵的频谱降噪公式为：式中，为降噪后的时频分布图，/>为降噪前的原始时频分布图，/>为能量均匀化后的时频分布图，t*为能量阈值，由下式计算：式中，G表示值从高到低离散成的256个等级{0,1,2,…,255}，/>和/>分别表示与目标和背景分布相关的Rényi熵：式中，α是熵的阶数，pi为能量均匀化后的时频分布图中离散的能级概率密度函数。 4.根据权利要求1所述的一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法，其特征在于，S4中用于相对时间延迟估计的互相关函数公式为：式中，T1和T2为步骤S1中拾取到的两个声表面波时域信号经过降噪后的时频分布图，f为声表面波频率，b表示时间，τ为时间延迟。 5.根据权利要求1所述的一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法，其特征在于，S5中基于余弦插值的相对时间延迟估计误差公式为：式中，scos是声表面波互相关信号某个局部最大离散点n与拟合余弦曲线最大值之间的距离，fs是采样频率，和ω分别是拟合余弦曲线的相位和角频率，由下式计算：式中，yn-1、yn、yn+1分别是互相关结果n－1、n、n+1位置处对应的互相关函数值。 6.一种量化激光声表面波在分层介质中频散特性的系统，基于权利要求1-5任意一项所述量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法，其特征在于，包括脉冲激光器、半波片、PBS、扩束镜、直角棱镜、柱面透镜、旋转平台、示波器和计算机；所述旋转平台放置于光学平台上方，所述旋转平台上表面放置有待测样品；所述直角棱镜、柱面透镜设置于微动平台上，所述待测样品上设置有压电传感器，所述压电传感器通过电荷放大器与示波器连接；所述光电探测器放置在待测样品的待检测区域一侧，所述光电探测器与所述示波器连接，示波器与计算机连接；脉冲激光器发射的脉冲激光依次通过半波片、PBS、扩束镜、直角棱镜和柱面透镜入射至待测样品。 7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5任一项所述量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法的步骤。 8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述量化激光声表面波在分层介质中频散特性的方法的步骤。