基于时间反演的介质材料损伤探测系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于时间反演的介质材料损伤探测系统及方法，用于解决现有技术中存在的复杂环境下探测准确度较低的技术问题，本发明专利技术的探测方法包括以下步骤：建立三维坐标系；采样模块记录接收天线坐标和待探测介质材料外部几何信息刨分后的结点坐标；时间反演镜采集无损伤介质材料和待探测介质材料的散射信号；时间反演计算模块对时间反演镜采集的散射信号进行时域取反；傅里叶变换模块对时域取反后的信号进行傅里叶变换；损伤目标判断模块判断是否有损伤；共轭计算模块对损伤目标信号取共轭；反演场计算模块计算所有网格刨分结点的反演场；损伤目标位置筛选模块筛选损伤目标位置。

【技术实现步骤摘要】
基于时间反演的介质材料损伤探测系统及方法
本专利技术属于时间反演电磁学、天线
，涉及介质材料损伤探测系统及方法，可用于介质材料结构的小缺陷探测。
技术介绍
随着工业化的发展，我国各种金属非金属结构的改变带来问题引起人们的重视，介质构件在长时间服役的过程中可能会出现材料属性的变化，这些具有特殊材料属性的损伤具有大危害性，特别是工作在航天、航海、建筑业等以及极端的条件下。或许可能会出现大面积烧蚀以及物理结构上的形变，严重时会导致模型的大幅度失效损毁，构成不可预期的事故。许多设备、器件等制品变得更加精密，生产和加工过程也就更加复杂，且不能精确控制其技术参数，会在产品的内部后表面产生一定的缺陷，进而影响产品使用性能甚至安全性。因此，产品能否安全应用关键在于对内部和表面缺陷的合理探测，以及避免存在可能危险缺陷的产品，通常人们会对产品进行检测以确定其可用性和安全性。若不能及时的发现损伤会继续加大危害而导致作业失败，轻者影响国民经济，重者影响国防安全问题。所以在不影响其正常运行的情况下对模型的物理结构进行良性的感知具有重要意义。r>无损探测是一种不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间反演的介质材料损伤探测系统，其特征在于，包括时间反演镜、时间反演计算模块、傅里叶变换模块、损伤目标计算模块、损伤目标判断模块、共轭计算模块、采样模块、反演场计算模块和损伤目标位置筛选模块，其中：/n所述时间反演镜，包括一个发射天线A

【技术特征摘要】
1.一种基于时间反演的介质材料损伤探测系统，其特征在于，包括时间反演镜、时间反演计算模块、傅里叶变换模块、损伤目标计算模块、损伤目标判断模块、共轭计算模块、采样模块、反演场计算模块和损伤目标位置筛选模块，其中：
所述时间反演镜，包括一个发射天线A1和n个周期性排布的接收天线B1,…,Bi,…,Bn，用于采集A1向无损伤介质材料发射脉冲信号后B1,…,Bi,…,Bn接收的散射信号和A1向待探测介质材料发射脉冲信号后B1,…,Bi,…,Bn接收的散射信号，其中Bi表示第i个接收天线，1≤i≤n；
所述时间反演计算模块，用于对时间反演镜采集的无损伤介质材料和待探测介质材料的散射信号进行时域取反，并将时域取反散射信号发送至傅里叶变换模块；
所述傅里叶变换模块，用于将时间反演计算模块进行时域取反散射信号进行傅里叶变换，得到频域散射信号，并将频域散射信号发送至损伤目标计算模块；
所述损伤目标计算模块，用于将傅里叶变换后的频域散射信号做线性减运算，并发送至损伤目标判断模块；
所述损伤目标判断模块，用于根据损伤计算模块线性减运算后的频域散射信号判断探测信号是否为损伤目标信号，并将损伤目标信号发送至共轭计算模块；
所述共轭计算模块，用于将线性减运算后的损伤目标信号取共轭，并发送至反演场计算模块；
所述采样模块，用于记录时间反演镜中B1,…,Bi,…,Bn的三维坐标，并对待探测介质材料的几何信息进行网格刨分且记录网格刨分后所有结点的三维坐标，并将三维坐标发送至反演场计算模块；
所述反演场计算模块，用于计算待探测介质材料的网格刨分后所有结点的三维坐标的反演场值并对反演场值作归一化处理；
所述损伤目标位置筛选模块，用于筛选损伤目标位置。


2.一种基于时间反演的介质材料损伤探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采样模块记录待探测介质材料各结点以及各接收天线的坐标信息：
采样模块记录放置在三维坐标系O-XYZ的ZOY面内的待探测介质材料的外部几何信息，并将对外部几何信息进行均匀网格刨分得到的l个网格刨分结点的三维坐标[(x1,y1,z1),…,(xm,ym,zm),…,(xl,yl,zl)]发送至反演场计算模块，同时记录放置与ZOY面平行的平面内的n个接收天线B1,…,Bi,…,Bn的三维坐标[(x1,y1,z1)',…,(xi,yi,zi)',…,(xn,yn,zn)']，并将其发送至反演场计算模块，其中，(xm,ym,zm)表示第m个结点的三维坐标，(xi,yi,zi)'表示第i个接收天线的三维坐标；
(2)时间反演镜采集无损伤介质材料和待探测介质材料的散射信号：
(2a)时间反演镜中的发射天线A1在t1时刻发射脉冲信号，B1,…,Bi,…,Bn接收经无损介质材料反射的散射信号为Y(t1)＝[y1(t1),…,yi(t1),…,yn(t1)]，并将Y(t1)发送至时间反演计算模块；其中，yi(t1)为Bi的馈电端口在t1时刻接收的散射信号；
(2b)时间反演镜中的发射天线A1在t2时刻发射脉冲信号，B1,…,Bi,…,Bn接收经待探测介质材料反射的散射信号为Y(t2)＝[y1(t2),…,yi(t2),…,yn(t2)]，并将Y(t2)发送至时间反演计算模块；其中，yi(t2)为Bi的馈电端口在t2时刻接收的散射信号；
(3)时间反演计算模块对散射信号进行时域取反：
时间反演计算模块对Y(t1)和Y(t2)分别进行时域取反，得到时域取反信号Y(-t1)＝[y1(-t1),…,yi(-t1),…,yn(-t1)]和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，吴昊，林中朝，赵勋旺，刘建，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61