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原文传递一种三层结构中间薄层物理特性参数测量方法

专利名称：	一种三层结构中间薄层物理特性参数测量方法
摘要：	本发明公开了一种三层结构中间薄层物理特性参数测量方法，能够在已知三层结构上层和下层纵波声速、横波声速和密度，及各层的厚度的情况下，实现中间薄层的纵波声速、横波声速和密度的三参数的同时测量，解决传统方法无法测量中间薄层的横纵波声速、密度的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	周世圆;胡怡;黄巧盛;程垄;姚鹏娇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910604836.5
公开号：	CN110308204A
代理机构：	北京理工大学专利中心
代理人：	李微微
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种三层结构中间薄层物理特性参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：从三层结构上表面垂直入射超声脉冲，并接收回波信号e；步骤二：截取所述回波信号e的上界面的一次回波信号S1e作为观测波场；步骤三：建立二维三层结构介质模型，设定各层的厚度，根据中间薄层的材料的物理特性参数的常见范围，设定中间薄层的纵波声速VL、横波声速VS和介质密度ρ三个物理量的初值；步骤四：将中间薄层的纵波声速VL、横波声速VS和介质密度ρ三个物理量的当前值代入二维三层结构介质模型中，代入关系如式(0)所示：式中，λ和μ为拉梅系数；对所述的二维三层结构介质模型进行弹性波全波形正演模拟，计算得到观测点沿z方向速度vz分量随时间的变化，记为正演回波信号m；其中，z为垂直所述三层结构上表面向下的方向；步骤五：截取正演回波信号m的上界面的一次回波信号S1m作为观测波场,计算一次回波信号S1e与正演回波信号m的上界面的一次回波信号S1m之间的波场残差ΔS，基于公式(2)，根据波场残差ΔS计算目标函数值E,设可接受的反演波形损失为EA，判断：当E＜EA时，输出当前纵波声速VL、横波声速VS和密度ρ的值，结束迭代；否则进入步骤六； E＝\|\|S1m-S1e\|\|2＝\|\|ΔS\|\|2 (2) 步骤六：对中间薄层的纵波声速VL施加一个微小的扰动δVL，对中间薄层纵波声速为VL+δVL，横波声速为VS和密度为ρ的二维三层结构介质模型进行弹性波全波形正演模拟，得到扰动回波信号r，截取扰动回波信号的上界面的一次回波信号S1r；计算得到的纵波声速VL修正量ΔVL如公式(3)所示，并更新VL＝VL+ΔVL；其中，上角标T表示转置；步骤七：采用步骤六更新后的纵波声速VL，返回执行步骤四和步骤五，并获得当前的目标函数值E，判断：当E＜EA时，输出纵波声速VL、横波声速VS和密度ρ的值，结束迭代；否则进入步骤八；步骤八：对中间薄层的横波声速VS施加一个微小的扰动δVS，对中间薄层纵波声速为VL，横波声速为VS+δVS和密度为ρ的二维三层结构介质模型进行弹性波全波形正演模拟，得到新的扰动回波信号r′，截取扰动回波信号r′的上界面的一次回波信号S1′r，利用公式(14)计算得到的VS修正量ΔVS，并更新VS＝VS+ΔVS；步骤九：基于步骤八更新后的VS，返回执行步骤四和步骤五，并获得当前的目标函数值E，判断：当E＜EA时，输出纵波声速VL、横波声速VS和密度ρ的值，结束迭代；否则进入步骤十；步骤十：对中间薄层的密度ρ施加一个微小的扰动δρ，对中间薄层纵波声速VL、横波声速VS和密度为ρ+δρ的二维三层结构介质模型进行弹性波全波形正演模拟，得到新的扰动回波信号r″，截取扰动回波信号r″的上界面的一次回波信号S1″r，利用公式(15)计算得到密度的修正量Δρ，并更新ρ＝ρ+Δρ；步骤十一：基于步骤十更新后的密度ρ，返回执行步骤四和步骤五，并获得当前的目标函数值E，判断：当E＜EA时，输出纵波声速VL、横波声速VS和密度ρ的值，结束迭代；否则进入步骤六。 2.如权利要求1所述的一种三层结构中间薄层物理特性参数测量方法，其特征在于，所述三层解耦股的中间薄层为硅橡胶，上层结构为金属，下层结构为高分子材料。 3.如权利要求1所述的一种三层结构中间薄层物理特性参数测量方法，其特征在于，所述步骤二中，截取回波信号e的区间为t1～t2，其中，t1为一次回波信号第一个峰值左侧平坦信号所处时刻，t2为二次回波信号前一个衰减震荡周期所处时刻。 4.如权利要求1所述的一种三层结构中间薄层物理特性参数测量方法，其特征在于，所述EA最大取0.001。
所属类别：	发明专利