基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法技术

本发明专利技术提供了一种基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法，利用脉冲激光工件表面激励出超声波，再接收超声波信号；对超声波信号采用时域平均处理；根据表面波的大致频率范围对经过时域平均处理的超声波信号进行带通滤波，得到滤波信号；对滤波信号采用改进的经验模式分解方法进行分解，得到M个IMF分量，将频率最高IMF分量作为表面缺陷特征。本发明专利技术通过带通滤波可以解决环境振动干扰；通过改进的经验模式分解方法分解有效提取表面波信息，从而解决表面粗糙度对接收激光对焦的干扰引起缺陷回波不明显或被噪声淹没缺陷信号的问题，有助于提高激光超声系统的有效识别精度。

【技术实现步骤摘要】
基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法
本专利技术涉及一种基于激光超声技术的增材制造近表面缺陷特征提取方法。
技术介绍
增材制造目前在航空、航天、医疗、工程机械等领域已经开展了一定的应用，并且具有广阔的应用前景和商业化价值。然而，增材制件不可避免的存在气孔、夹渣、未熔合、裂纹等表面和内部缺陷，极大程度制约着增材制件的广泛工程化应用，因此亟需开发有效的增材制件无损检测方法。增材制件可实现复杂结构的一体化成形，能够制造出具有复杂表面形状和内部结构的大尺寸、高密度制件，给传统无损检测技术(超声、射线、涡流、磁粉、渗透)带来了严重的挑战。近些年来，增材制造过程在线检测技术得到了一定的发展，通过对新成形层的逐层检测来完成制件整体缺陷检测，能够在一定程度上有效避免制件完成后复杂结构带来的检测难题。激光超声检测技术作为一种非接触检测手段，已经被引入到增材制造过程在线检测中，并且具有较高的检测分辨率。然而在激光激励作用，产生的激光超声信号具有复杂多模态、宽频带、低信噪比的特性，易出现超声波模态重叠显现(缺陷回波与纵波)等问题，同时还有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，利用脉冲激光工件表面激励出超声波，再接收超声波信号；/n步骤2，对超声波信号采用时域平均处理；/n步骤3，根据表面波的大致频率范围对经过时域平均处理的超声波信号进行带通滤波，得到滤波信号；/n步骤4，对滤波信号采用改进的经验模式分解方法进行分解，得到M个IMF分量，将频率最高IMF分量作为表面缺陷特征。/n

【技术特征摘要】
1.基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，利用脉冲激光工件表面激励出超声波，再接收超声波信号；
步骤2，对超声波信号采用时域平均处理；
步骤3，根据表面波的大致频率范围对经过时域平均处理的超声波信号进行带通滤波，得到滤波信号；
步骤4，对滤波信号采用改进的经验模式分解方法进行分解，得到M个IMF分量，将频率最高IMF分量作为表面缺陷特征。


2.根据权利要求1所述的基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法，其特征在于，步骤2中，对超声波信号采用32次时域平均处理。


3.根据权利要求1所述的基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法，其特征在于，步骤3中，表面波的大致频率范围fmax通过下式计算：



其中a0为激光脉冲光斑半径，cR为表面波的波速。


4.根据权利要求1所述的基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法，其特征在于，步骤4)的过程为：
将单个滤波信号添加辅助白噪声；确定添加辅助噪声后的滤波信号的局部极大值和局部极小值；根据局部极大值和局部极小值，得到均值线；判断滤波信号与均值线的差是否满足IMF的两个性质，如果满足IMF的两个性质，则得到第j个IMF分量，判断第j+1待分解量是否满足单调或者是否恒为常值，若满足单调或恒为常值，则得到每次添加白噪声的M个IMF分量；对第i+1个添加白噪声的滤波信号进行分解，i＝1,2,3…N得到N×M个IMF分量；根据N×M个IMF分量得到单个滤波信号的M个IMF分量，将M个IMF分量按频率从高到低排序，将频率最高的IMF分量作为缺陷特征，其中，j＝1,2,3…,M，i＝1,2,3…N。


5.根据权利要求1所述的基于激光超声技术的增材制件近表面缺陷特征提取方法，其特征在于，步骤4的具体过程如下：
1)将单个滤波信号x(t)添加辅助白噪声，设置白噪声添...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵纪元，李明，訾艳阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61