【技术实现步骤摘要】
频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法及装置
本专利技术涉及无损检测
，特别涉及一种频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法及装置。
技术介绍
平板构件广泛应用于现代工业中。然而，结构损伤经常发生，严重威胁仪器的运行和生产的正常进行。例如，腐蚀效应将导致储罐底板的壁厚变薄，严重时可能引发石油的泄漏，从而带来危险。超声导波提供了有效的检测结构健康状况的方法。导波是可以沿特定结构长距离传播的机械波，且具有较少的能量损失。Lamb波可存在于平板构件中，其振动覆盖整个板厚范围，可用于检测平板内部和表面的缺陷。兰姆波可以通过电磁超声换能器或压电换能器产生，当Lamb波遇到传播路径中的不连续部分时，将发生反射和透射。因此接收到的反射Lamb波包含其传播路径上的健康状况。因此，通过提取接收到的Lamb波的特征，可以检测到缺陷。然而，Lamb波具有频散和多模的特性，对信号特征提取带来影响。Lamb波的频散特性是指Lamb波的波速不是恒定的，会随着频率和平板厚度的变化而变化。由于激励信号的频率具有一定的带宽，无...
【技术保护点】
1.一种频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，获取待测平板，在所述待测平板上设置Lamb波发射电磁超声换能器和Lamb波接收电磁超声换能器；/nS2，在所述Lamb波发射电磁超声换能器中施加超声激励信号以发出Lamb波信号；/nS3，通过所述Lamb波接收电磁超声换能器接收所述Lamb波信号，对所述Lamb波信号进行放大、滤波和采样得到检测数据；/nS4，根据所述Lamb波信号得到所述超声激励信号频率范围内不同模态Lamb波的群速度，并根据所述Lamb波信号计算不同模态Lamb波的时频分布特性；/nS5，通过最小二乘法将所述时...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取待测平板，在所述待测平板上设置Lamb波发射电磁超声换能器和Lamb波接收电磁超声换能器；
S2，在所述Lamb波发射电磁超声换能器中施加超声激励信号以发出Lamb波信号；
S3，通过所述Lamb波接收电磁超声换能器接收所述Lamb波信号，对所述Lamb波信号进行放大、滤波和采样得到检测数据；
S4，根据所述Lamb波信号得到所述超声激励信号频率范围内不同模态Lamb波的群速度，并根据所述Lamb波信号计算不同模态Lamb波的时频分布特性；
S5，通过最小二乘法将所述时频分布特性拟合为多项式时频关系；
S6，获取高斯函数，通过所述多项式时频关系对所述高斯函数进行调制，对所述调试后的高斯函数进行伸缩变换生成多项式时频域基函数集合；
S7，将所述检测数据在所述多项式时频域基函数集合中进行分解，得到与所述检测数据匹配的基函数，利用与所述检测数据匹配的基函数进行信号重构，并计算重构误差；
S8，判断所述重构误差是否小于预设误差值，若是，则执行S8，若不是，则执行S7，重新进行分解；
S9，对与所述检测数据匹配的基函数进行处理得到所述检测数据中Lamb波的不同模态，提取与所述检测数据匹配的基函数的瞬时频率，根据瞬时频率获得所述检测数据中Lamb波的不同模态的走时数据；
S10，根据不同模态的走时数据和模态对应的群速度计算缺陷位置和所述Lamb波接收电磁超声换能器之间的距离。
2.根据权利要求1所述的频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法，其特征在于，所述超声激励信号为汉宁窗调制的正弦窄带信号，所述超声激励信号表达式为：
其中，H(t)为阶跃函数，N为周期数，t为时间，fC为所述超声激励信号的中心频率。
3.根据权利要求1所述的频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法，其特征在于，
所述Lamb波发射电磁超声换能器和所述Lamb波接收电磁超声换能器包括永磁体和密绕螺旋线圈，所述永磁体放置于所述密绕螺旋线圈上方。
4.根据权利要求1所述的频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法，其特征在于，所述多项式时频关系的表达式为：
其中，ck为多项式系数，n为多项式的次数，t为时间，M为拟合的多项式时频关系的个数。
5.根据权利要求1所述的频散Lamb波多项式时频域模态分解和缺陷定位方法，其特征在于，所述高斯函数为：
其中，e为自然底数，t为时间。
技术研发人员：黄松岭，王哲，王珅，赵伟，汪芙平，邹军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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