一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法及装置，所述方法包括在试件上取激励线圈相交点正下方的点p，获取点p处的涡流场；计算涡流能量和与x轴正方向所夹锐角θ；计算所述锐角θ对应的夹角集的角度谱；计算涡流能量的角度谱的信息熵；获取点p的邻域，获取该邻域内的涡流场；计算该涡流场的涡流能量和对应的涡流场与x轴正方向所夹角；计算各个夹角集的角度谱；计算涡流场的角度谱的信息熵。根据本发明专利技术的方案，能够定量评价位于试件中激励线圈相交点正下方p点处分布的涡流随时间是否均匀旋转；定量评价试件中激励线圈相交点正下方空间邻域δ内分布的涡流是否均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法及装置
本专利技术涉及电磁无损检测领域，尤其涉及一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法及装置。
技术介绍
目前，用来检测复杂试件表面裂纹的旋转涡流场传感器，其激励线圈均有相交布置，使磁场强度在相交点正下方的试件表面处分布的不均匀，从而使试件中分布的涡流场旋转不均匀，直接影响传感器对裂纹的检测灵敏度和漏检率，因此对试件中分布的涡流场进行定量评价有着重要意义。文献“Shannoninformationentropyofeddycurrentdensitydistribution”提出一种采用香农信息熵对被检测试件中的涡流分布进行定量评价的方法，并在此基础上又提出了频域中涡流分布的定量评价方法。但使用旋转涡流场传感器对试件进行检测时，由于其试件中的涡流分布是随时间旋转的，因此上述方法无法对时域中的涡流分布进行定量检测。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法及装置，所述方法及装置，用以解决现有技术中使用旋转涡流场传感器对试件进行检测时，无法对时域中的涡流分布进行定量检测的问题。根据本专利技术的第一方面，提供一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，所述方法包括以下步骤：步骤S101：在试件上取激励线圈相交点正下方的一个点p，获取点p处0维空间1维时间域(0D1T)分布的二维涡流场；步骤S102：计算点p对应的二维涡流场的涡流能量和该涡流能量与x轴正方向所夹锐角θ；步骤S103：基于所述锐角θ的数值，将该二维涡流场的涡流能量归入所述锐角θ对应的夹角集中，计算所述锐角θ对应的夹角集的角度谱；步骤S104：基于所述锐角θ对应的夹角集的角度谱，计算点p处的所述二维涡流能量的角度谱的信息熵；步骤S105：获取点p的邻域，获取该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场；步骤S106：在该邻域内等间距取多个点ck，根据该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场，计算该邻域内的全部的点ck对应的二维涡流场的涡流能量和点ck对应的二维涡流场与x轴正方向所夹角γk；k为大于1的自然数；步骤S107：对邻域内全部点ck，基于所述夹角γi的数值，将其对应的二维涡流场的涡流能量归入γi对应的夹角集中，计算各个夹角集的角度谱；步骤S108：基于所述各个夹角集的角度谱，计算该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场的角度谱的信息熵。根据本专利技术第二方面，提供一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测装置，所述装置包括：第一二维涡流场获取模块：配置为在试件上取激励线圈相交点正下方的一个点p，获取点p处0维空间1维时间域(0D1T)分布的二维涡流场；第一计算模块：配置为计算点p对应的二维涡流场的涡流能量和该涡流能量与x轴正方向所夹锐角θ；第一角度谱计算模块：配置为基于所述锐角θ的数值，将该二维涡流场的涡流能量归入所述锐角θ对应的夹角集中，计算所述锐角θ对应的夹角集的角度谱；第一信息熵计算模块：配置为基于所述锐角θ对应的夹角集的角度谱，计算点p处的所述二维涡流能量的角度谱的信息熵；第二二维涡流场获取模块：配置为获取点p的邻域，获取该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场；第二计算模块：配置为在该邻域内等间距取多个点ck，根据该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场，计算该邻域内的全部的点ck对应的二维涡流场的涡流能量和点ck对应的二维涡流场与x轴正方向所夹角γk；k为大于1的自然数；第二角度谱计算模块：配置为对邻域内全部点ck，基于所述夹角γi的数值，将其对应的二维涡流场的涡流能量归入γi对应的夹角集中，计算各个夹角集的角度谱；第二信息熵计算模块：配置为基于所述各个夹角集的角度谱，计算该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场的角度谱的信息熵。根据本专利技术的上述方案，使用两种时空域的定量检测方法，分别是0维空间1维时间域(0D1T)分布的2维涡流场的角度谱的信息熵和2维空间1维时间域(2D1T)分布的2维涡流场的角度谱的信息熵，0维空间1维时间域(0D1T)分布的2维涡流场的角度谱的信息熵可以定量评价位于试件中激励线圈相交点正下方p点处分布的涡流随时间是否均匀旋转；2维空间1维时间域(2D1T)分布的2维涡流场的角度谱的信息熵可以定量评价试件中激励线圈相交点正下方空间邻域δ内分布的涡流是否均匀。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术提供如下附图进行说明。在附图中：图1为本专利技术一个实施方式的基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法流程图；图2为本专利技术一个实施方式的旋转涡流场示意图；图3为本专利技术一个实施方式的二维涡流场的分量示意图；图4为本专利技术一个实施方式的将二维涡流场的涡流能量归入对应的夹角集示意图；图5为本专利技术一个实施方式的对夹角集中分布的涡流能量进行归一化的示意图；图6为本专利技术一个实施方式的邻域内二维涡流分量随时间的变化示意图；图7为本专利技术一个实施方式的划分夹角集的示意图；图8为本专利技术一个实施方式的将涡流能量放入对应的夹角集中的示意图；图9为本专利技术一个实施方式的计算角度谱的示意图；图10为本专利技术一个实施方式的基于信息熵时空域涡流分布的定量检测装置结构框图。具体实施方式首先结合图1说明本专利技术一个实施方式的基于交叉熵的涡流能量分布定量检测方法流程。如图1所示，所述方法包括以下步骤：步骤S101：在试件上取激励线圈相交点正下方的一个点p，获取点p处0维空间1维时间域(0D1T)分布的二维涡流场；步骤S102：计算点p对应的二维涡流场的涡流能量和该涡流能量与x轴正方向所夹锐角θ；步骤S103：基于所述锐角θ的数值，将该二维涡流场的涡流能量归入所述锐角θ对应的夹角集中，计算所述锐角θ对应的夹角集的角度谱；步骤S104：基于所述锐角θ对应的夹角集的角度谱，计算点p处的所述二维涡流能量的角度谱的信息熵；步骤S105：获取点p的邻域，获取该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场；步骤S106：在该邻域内等间距取多个点ck，根据该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场，计算该邻域内的全部的点ck对应的二维涡流场的涡流能量和点ck对应的二维涡流场与x轴正方向所夹角γk；k为大于1的自然数；步骤S107：对邻域内全部点ck，基于所述夹角γi的数值，将其对应的二维涡流场的涡流能量归入γi对应的夹角集中，计算各个夹角集的角度谱；步骤S108：基于所述各个夹角集的角度谱，计算该邻域内2维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S101：在试件上取激励线圈相交点正下方的一个点p，获取点p处0维空间1维时间域(0D1T)分布的二维涡流场；/n步骤S102：计算点p对应的二维涡流场的涡流能量和该涡流能量与x轴正方向所夹锐角θ；/n步骤S103：基于所述锐角θ的数值，将该二维涡流场的涡流能量归入所述锐角θ对应的夹角集中，计算所述锐角θ对应的夹角集的角度谱；/n步骤S104：基于所述锐角θ对应的夹角集的角度谱，计算点p处的所述二维涡流能量的角度谱的信息熵；/n步骤S105：获取点p的邻域，获取该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场；/n步骤S106：在该邻域内等间距取多个点c

【技术特征摘要】
1.一种基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101：在试件上取激励线圈相交点正下方的一个点p，获取点p处0维空间1维时间域(0D1T)分布的二维涡流场；
步骤S102：计算点p对应的二维涡流场的涡流能量和该涡流能量与x轴正方向所夹锐角θ；
步骤S103：基于所述锐角θ的数值，将该二维涡流场的涡流能量归入所述锐角θ对应的夹角集中，计算所述锐角θ对应的夹角集的角度谱；
步骤S104：基于所述锐角θ对应的夹角集的角度谱，计算点p处的所述二维涡流能量的角度谱的信息熵；
步骤S105：获取点p的邻域，获取该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场；
步骤S106：在该邻域内等间距取多个点ck，根据该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场，计算该邻域内的全部的点ck对应的二维涡流场的涡流能量和点ck对应的二维涡流场与x轴正方向所夹角γk；k为大于1的自然数；
步骤S107：对邻域内全部点ck，基于所述夹角γi的数值，将其对应的二维涡流场的涡流能量归入γi对应的夹角集中，计算各个夹角集的角度谱；
步骤S108：基于所述各个夹角集的角度谱，计算该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布的二维涡流场的角度谱的信息熵。


2.如权利要求1所述的基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，其特征在于，所述步骤S101：在试件上取激励线圈相交点正下方的一个点p，获取点p处0维空间1维时间域(0D1T)分布的二维涡流场，包括：
通过有限元仿真获得旋转涡流场，试件中对应点p处分布的二维涡流场的分量Jx(t)，Jy(t)与坐标和时间关系为：



其中，x，y，z分别为旋转涡流场传感器下方试件中p点的坐标值，t为时间，Jx(x，y，z，t)为x方向随时间变化的涡流分量，Jy(x，y，z，t)为y方向随时间变化的涡流分量。所述二维涡流场分布随时间在各方向上的分布包括涡流能量的大小和涡流分布的角度。


3.如权利要求2所述的基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，其特征在于，所述步骤S102：计算点p对应的二维涡流场的涡流能量和该涡流能量与x轴正方向所夹锐角θ，包括：
点p对应的二维涡流场的涡流能量Ep为其中，J(t)为随时间变化的涡流强度，J2(t)为涡流能量的平方，Jx(t)为随时间变化的x方向的涡流分量的强度，为随时间变化的x方向的涡流分量的强度的平方，Jy(t)为随时间变化的y方向的涡流分量的强度，为随时间变化的y方向的涡流分量的强度的平方；
二维涡流能量与x轴正方向所夹锐角θ为：





4.如权利要求3所述的基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，其特征在于，所述步骤S103：基于所述锐角θ的数值，将该二维涡流场的涡流能量归入所述锐角θ对应的夹角集中，计算所述锐角θ对应的夹角集的角度谱，包括：
将[0°，90°]以α为步长均等划分为n个夹角集，将n个夹角集根据角度大小进行排序，第i个夹角集为：[(i-1)α，iα]，其中，i＝{1，……，n}，将90°角放入角度最大的、最后一个夹角集中；
基于所述锐角θ的数值，将该二维涡流场的涡流能量归入所述锐角θ对应的第i个夹角集中；
所述第i个夹角集中归入的涡流能量为E(i)＝∑J2(t)α(i-1)≤θ＜αi，
试件中各对应点随时间分布的涡流场在夹角集中分布的总能量为



第i个夹角集的角度谱P(i)为第i个夹角集分布的涡流能量所占总涡流能量的份额，角度谱为





5.如权利要求4所述的基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，其特征在于，所述步骤S104：基于所述锐角θ对应的夹角集的角度谱，计算点p处的所述二维涡流能量的角度谱的信息熵，其中，
试件中点p处的所述二维涡流能量的角度谱的信息熵为


6.权利要求1所述的基于信息熵时空域涡流分布的定量检测方法，其特征在于，所述步骤S105：获取点p的邻域，获取该邻域内2维空间1维时间域(2D1T)分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国龙，王守瑞，王慷，靳伍银，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62