基于剪切波特性融合用于焊缝缺陷回波信号特征提取稀疏表示的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于剪切波特性融合用于焊缝缺陷回波信号特征提取稀疏表示的方法，本发明专利技术方法包括：利用焊缝缺陷信号瞬态成分的稀疏性提出了一个新的特征提取技术；构建一个符合焊缝特征导波缺陷信号特征的稀疏表示模型；在模型的实现过程中，结合特征导波的波数特性和散射特性建立过完备字典，然后利用分裂增广拉格朗日收缩算法求解模型；将瞬态成分转化为一系列的稀疏表示系数，从而可以实现在强背景噪声下对弱信号的有效提取并实现了焊缝缺陷的精确定位。结果表明，该方法优于小波变换和相移叠加等时频分析技术的焊缝特征导波缺陷特征检测方法。

【技术实现步骤摘要】
基于剪切波特性融合用于焊缝缺陷回波信号特征提取稀疏表示的方法
本专利技术涉及一种信号的分析检测领域，尤其涉及无损检测中一种信号瞬态成分稀疏表示的特征提取，可用于在船舶、航空航天等使用的中厚板对接焊缝回波信号特征提取及缺陷检测。
技术介绍
超声导波无损检测技术以速度快精度高等优势广泛应用于工业生产过程中。但是工业生产过程中常常伴随着强烈的背景噪声，加之特征导波本身具有的多模态和频散特性，容易导致波包混杂难以分辨等问题。因此，需要研究先进的信号处理方法消除由背景噪声和特征导波固有特性对缺陷回波信号产生的影响。焊缝特征导波缺陷信号的处理方法主要涉及时域分析、频域分析和时频分析。时域分析的存在不确定性问题，需要大量的样本数据来提高检测的准确性。频域分析适用于稳态信号的检测，获取不同频带信号的能量分布，而且易受强背景噪声的干扰。焊缝特征导波缺陷信号包含强背景噪声和混杂的波包，且非稳态，这使得时频分析在该领域得以发展。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出了一种基于剪切波特性融合的用于焊缝缺陷信号特征提取稀疏表示方法。本专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导波特性融合用于焊缝缺陷导波信号检测的特征提取的稀疏表示方法，其特征在于，包括：/n步骤S101、获得焊缝特征导波缺陷回波信号，即测量信号；/n步骤S102、建立特征提取稀疏表示模型；/n步骤S103、结合剪切波波数特性和散射特性建立符合测量信号特征的过完备字典；/n步骤S104、根据建立的过完备字典，用分裂增广拉格朗日收缩算法求解基于基追踪去噪的稀疏表示模型，并确定所述检测信号的特征稀疏表示系数；/n步骤S105、根据特征稀疏表示系数提取波峰到达时间，实现焊缝缺陷精确定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于导波特性融合用于焊缝缺陷导波信号检测的特征提取的稀疏表示方法，其特征在于，包括：
步骤S101、获得焊缝特征导波缺陷回波信号，即测量信号；
步骤S102、建立特征提取稀疏表示模型；
步骤S103、结合剪切波波数特性和散射特性建立符合测量信号特征的过完备字典；
步骤S104、根据建立的过完备字典，用分裂增广拉格朗日收缩算法求解基于基追踪去噪的稀疏表示模型，并确定所述检测信号的特征稀疏表示系数；
步骤S105、根据特征稀疏表示系数提取波峰到达时间，实现焊缝缺陷精确定位。


2.根据权利要求1所述的表示方法，其特征在于，建立特征提取稀疏表示模型包括：
测量信号y(t)与缺陷信号s(t)和噪声信号n(t)之间的关系模型：
y(t)＝s(t)+n(t)
缺陷信号s(t)可以用一组原子的线性组合来表示即s＝Dc，式中，D表示N×M的矩阵，是字典，c表示稀疏表示系数。


3.根据权利要求1所述的表示方法，其特征在于，步骤S103具体过程包括：
步骤S301、根据激励信号和剪切波波数特性和散射特性的融合确定特征导波缺陷信号的传播特性：



式中x0和xi分别表示参考距离和传播距离，k(ω)表示对应模态的波数，ω表示角频率，H(ω)表示激励信号的傅里叶变换；
步骤S302、根据特征导波缺陷信号的传播特性预测导波信号在某一传播距离上的特性，并作为字典的一个原子：



式中，Hτ(ω)表示激励信号的自相关；
步骤S303、按等间距取不同传播距离上的导波信号作为原子，构成原子库，构建源自字典D：
D＝[d1d2d3…dM]。


4.根据权利要求1所述的表示方法，其特征在于，所述根据过完备字典，结合分裂增广拉格朗日收缩算法求解基追踪去噪模型，并确定所述测量信号在所述的过完备字典上的稀疏表示系数，包括：
该基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许桢英，吴梦琪，樊薇，王元霞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32