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原文传递一种基于加权相位失配分析的兰姆波缺陷表征方法

专利名称：	一种基于加权相位失配分析的兰姆波缺陷表征方法
摘要：	本发明公开了一种基于加权相位失配分析的兰姆波缺陷表征方法，根据兰姆波瞬时相位对缺陷几何参数变化较为敏感且存在某种相关性的特点，对有无缺陷时的兰姆波检测信号进行加权相位失配分析，提出加权相位累积误差特征指标。综合考虑兰姆波频散特性和传感器直径因素对检测信号的影响，确定用于相位失配分析的时间窗。根据波包幅值权重和波包宽度权重对瞬时相位进行加权，平衡不同波包对加权相位累积误差的贡献，提高了缺陷表征精度。本方法通过波包提取和波包加权对兰姆波缺陷散射信号进行加权相位失配分析，确定了兰姆波瞬时相位特征参数与缺陷几何参数之间的对应关系，实现对缺陷深度和宽度的表征。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京工业大学
发明人：	焦敬品;冯泽文;何存富;吴斌
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-12T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310849720.4
公开号：	CN117074524A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司
代理人：	王兆波
分类号：	G01N29/04;G01N29/44;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/04;G01N29/44
申请人地址：	100024 北京市朝阳区平乐园100号
主权项：	1.一种基于加权相位失配分析的兰姆波缺陷表征方法，其特征在于：是通过以下步骤实现的： 1)采集被测试件的时域波形数据，根据希尔伯特变换提取检测信号的瞬时相位，对有无缺陷时的兰姆波检测信号进行加权相位失配分析； 2)综合考虑兰姆波频散特性和传感器直径因素对检测信号的影响，计算用于相位失配分析的时间窗； 3)提取检测信号中不同波包的瞬时相位，并根据波包宽度和波包幅值计算施加在不同波包上的权重； 4)提出加权相位累积误差指标，改变缺陷的宽度或深度得到加权相位累积误差曲线变化趋势； 5)根据缺陷尺寸变化时的加权相位累积误差增量，计算不同缺陷深度或宽度变化的区分度。 2.根据权利要求1所述的一种基加权相位失配分析的兰姆波缺陷表征方法，其特征在于：在对有无缺陷检测信号进行相位失配分析时，综合考虑兰姆波频散特性和传感器直径因素确定相位失配分析的时间窗，对检测信号波包进行提取。 3.根据权利要求1所述的一种基于加权相位失配分析的兰姆波缺陷表征方法，其特征在于：根据波包的宽度和波包幅值来计算不同波包的权重，从而平衡不同波包对加权相位累积误差的贡献，使不同尺寸缺陷都有一个较为合理的区分度，提高缺陷表征精度。 4.根据权利要求1所述的一种基于加权相位失配分析的兰姆波缺陷表征方法，其特征在于：分析有无缺陷时接收信号瞬时相位的失配程度；通过时间窗对接收信号中不同波包进行提取，并根据波包幅值和波包宽度对瞬时相位进行加权，从而平衡幅值较高和较低波包的贡献；其中，加权相位累积误差指标为χ(m)：式中i——接收信号中波包的序号； ——有缺陷时接收信号第i波包的瞬时相位； φi(t)——无缺陷时接收信号第i波包的瞬时相位； wi——第i波包瞬时相位权重； m——缺陷的宽度或深度； n——接收信号波包个数； Δti——第i波包时间窗；式中fi(t)——无缺陷时的接收信号第i波包； ——无缺陷时接收信号第i波包的希尔伯特变换；对于瞬时相位权重的确定，考虑波包幅值权重和波包宽度权重/>两个因素；式中Ai——第i波包最大幅值；式中ki——第i波包数据点数；已知激励信号中心频率f0和铝板厚度d的，根据频散曲线可知不同模态兰姆波的传播速度，确定声波传播时间；所接收信号中包含A0模态和S0模态两种兰姆波，并且以-3dB带宽确定下截止频率为fmin，上截止频率为fmax；假设激励传感器中心到铝板的距离为l空1，接收传感器中心到铝板的距离为l空2，A0模态兰姆波在铝板中的传播的最短距离为lA，S0模态兰姆波在铝板中的传播的最长距离为lS,传感器的直径为D，声波在空气中的传播速度为c空气，激励信号宽度为t1；对于A0模态兰姆波，其从传感器到铝板的最远传播距离为：式中kA1——激励A0模态兰姆波在空气中传播的最远距离； kA2——接收A0模态兰姆波在空气中传播的最远距离； θA1——A0模态兰姆波入射角； θA2——A0模态漏兰姆波入射角；对于A0模态兰姆波，其从传感器到铝板的最近传播距离为：式中k'A1——激励传感器到铝板的最近距离； k'A2——接收传感器到铝板的最近距离；对于S0模态兰姆波，其从传感器到铝板的最远传播距离为：式中kS1——激励S0模态兰姆波在空气中传播的最远距离； kS2——接收S0模态兰姆波在空气中传播的最远距离； θS1——S0模态兰姆波入射角； θS2——S0模态漏兰姆波入射角；对于S0模态兰姆波，其从传感器到铝板的最近传播距离为：式中k'S1——激励S0模态兰姆波在空气中传播的最近距离； k'S2——接收S0模态兰姆波在空气中传播的最近距离；考虑频散特性和传感器直径因素确定的A0模态兰姆波时间窗为： Δt1＝[t1+k'A1/c空气+lA/cAfmax+k'A2/c空气,t1+kA1/c空气+lA/cAfmin+kA2/c空气] (10) 考虑频散特性和传感器直径因素确定的S0模态兰姆波时间窗为： Δt2＝[t1+k'S1/c空气+lS/cAfmin+k'S2/c空气,t1+kS1/c空气+lS/cAfmax+kS2/c空气] (11) 将每次缺陷尺寸变化时加权相位累积误差的增量记为ki，总的增量记为K，则将缺陷尺寸的区分度Ii记为式中i——缺陷深度或宽度变化次序。
所属类别：	发明专利