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原文传递一种基于Kolmogorov熵的管道超声导波检测方法

专利名称：	一种基于Kolmogorov熵的管道超声导波检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于Kolmogorov熵的管道超声导波检测方法，包括以下步骤:S1，根据Duffing‑Holmes原理构建用于检测导波信号的Duffing混沌检测系统；S2，分别计算在有无Hanning窗调制的导波信号输入情况下，Duffing混沌检测系统随策动力F变化的Kolmogorov熵，分别记为K，K’；S3，在K数值为0的区间内，选择K’数值最大的策动力F作为Duffing混沌检测系统的策动力；S4，在检测物上激励超声导波信号，使得超声导波在检测物内部传播，最后通过接收器得到接收信号；S5，将接收信号输入Duffing混沌检测系统中，若系统响应的Kolmogorov熵远大于0，则检测物中有缺陷，然后根据不同幅值导波信号对系统Kolmogorov熵数值的影响规律对缺陷损伤程度进行评估，本发明通过对混沌系统状态实现定量判断，提高了信号识别的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	广东海洋大学
发明人：	温宇立;马宏伟;武静;林荣
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910618094.1
公开号：	CN110274956A
代理机构：	广州市南锋专利事务所有限公司
代理人：	李慧
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	524000 广东省湛江市麻章区海大路1号
主权项：	1.基于Kolmogorov熵的管道超声导波检测方法，其特征在于，包括如下步骤： S1，根据Duffing-Holmes原理构建用于检测导波信号的Duffing混沌检测系统； S2，分别计算在有无Hanning窗调制的导波信号输入情况下，Duffing混沌检测系统随策动力F变化的Kolmogorov熵，分别记为K，K’； S3，在K数值为0的区间内，选择K’数值最大的策动力F作为Duffing混沌检测系统的策动力； S4，在检测物上激励超声导波信号，使得超声导波在检测物内部传播，最后通过接收器得到接收信号； S5，将接收信号输入Duffing混沌检测系统中，若系统响应的Kolmogorov熵远大于0，则检测物中有缺陷，然后根据不同幅值导波信号对系统Kolmogorov熵数值的影响规律对缺陷损伤程度进行评估。 2.如权利要求1所述的基于Kolmogorov熵的管道超声导波检测方法，所述步骤S1中，根据Duffing-Holmes原理构建用于检测导波信号的Duffing混沌检测系统具体如下：选取灵敏度更高的改进型Duffing方程，如下式：式中，k为阻尼比；Fcos(ωt)为混沌检测系统的策动力项； F为策动力；ω为策动力角频率；(-x3+x5)为非线性恢复力项；通过引入状态变量可将式(1)改写如下：至此即可完成Duffing混沌检测系统的构造。 3.如权利要求2所述的基于Kolmogorov熵的管道超声导波检测方法，所述步骤S2中，K的计算如下：将公式(2)表示的Duffing混沌检测系统构成的状态变量x，y响应分别作为时间序列输入，利用G-P算法计算K2熵逼近Kolmogorov熵，对于某一m维的混沌系统，奇怪吸引子的轨道X(t)＝[x1(t),…,xm(t)]，每隔时间τ测量系统的状态，设P(i1,i2,…,im)是X(t＝τ)在盒子i1中，X(t＝2τ)在盒子i2中，…，X(t＝dτ)在盒子id中的联合概率，则Kolmogorov熵为：式中q阶Renyi熵被定义为：，当q≥q′时，Kq′≥Kq，因此K2≥K1，根据表达式而言，K2为二阶的Renyi熵，而K1则是Kolmogorov熵，因此可用K2熵逼近Kolmogorov熵，将q＝2代入式4中，可得K2熵的表达式为：式中，K2熵可根据关联积分表示为对于离散时间序列，通过固定延迟时间τ，公式(6)为通过对比重构d维和m+d维的K2熵，可得K2熵的计算公式为： 4.如权利要求3所述的基于Kolmogorov熵的管道超声导波的检测方法，所述步骤S2中，Hanning窗调制的超声导波信号中心频率为70KHz，表达式为：式中，n为选用的单音频数目；fc为信号的中心频率。
所属类别：	发明专利