一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法，该方法首先建立多项式混沌展开元模型需要的训练数据集。基于训练数据集计算多项式混沌展开系数，完成元模型构建。然后使用均方根误差和归一化均方根误差验证元模型的精度，若未满足精度要求，需要增加训练数据集的数量重新构建元模型。使用元模型代替耗时的物理模型计算裂缝的探测概率所需要的大量系统响应数据，可以显著提高涡流无损检测探测概率研究的效率。检测探测概率研究的效率。检测探测概率研究的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法


[0001]本专利技术涉及涡流无损检测领域，尤其涉及一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法。

技术介绍

[0002]无损检测作为当今流行的研究领域之一，目的是在不破坏检测目标的情况下探测出其中的裂缝缺陷以及材料的不连续性，是一项典型的具有低投入、高产出特点的工程应用技术。探测概率的研究对于量化无损检测系统对缺陷的探测能力以及系统的可靠性十分重要。无损检测系统均有一定的检测误差及不确定性，这会影响缺陷的探测概率。因此，需要研究考虑检测误差的情况下(如检测工程师操作设备时引入的误差，或是实验环境等客观因素导致的误差)对缺陷的探测概率。考虑到检测系统中高不确定性导致的多随机变量需要产生大量模型响应的情况，仅仅依靠高效的物理仿真模型很难达到模型辅助探测概率研究所需的效率要求。元模型是一种高效的计算模型，可以用来代替精确但是计算耗时的物理仿真模型，因此对加速求解无损检测探测概率的问题具有重要的现实意义。一般有两种方法构建元模型，一种为侵入式方法，另一种为非侵入式方法。侵入式方法需要对存在的模型进行修改，使其难以应用于复杂的问题。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了解决物理仿真模型计算耗时以及侵入式方法对于复杂问题难以求解的技术问题，本专利技术选用非侵入式方法的基于最小角回归的多项式混沌展开法对无损检测探测概率问题进行加速求解。该方法选取对模型响应影响最大的多项式基函数提升了求解效率。
[0004]技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术提出一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法，该方法包括以下步骤：
[0005]步骤1，对涡流无损检测系统检测材料裂缝过程中的不确定性变量进行抽样，通过实验获得不同长度裂缝对应抽样点处的系统响应，将归一化后的抽样点和对应的系统响应作为所需的数据集，抽样方法为拉丁超立方抽样的数据集作为训练数据集，蒙特卡洛抽样的数据集作为验证数据集；
[0006]步骤2，基于训练数据集计算多项式混沌展开系数，从而得到系统响应的多项式表达式，完成元模型构建；
[0007]步骤3，基于验证样本集测试元模型的精度，若未满足精度要求，增加训练数据集的数量重新构建元模型，直到满足精度要求为止；
[0008]步骤4，使用构建好的元模型计算系统响应，根据响应数据计算对裂缝的探测概率。
[0009]进一步的，步骤1的具体步骤如下：
[0010](1)对涡流无损检测系统检测材料裂缝过程中的不确定性变量x1,x2,
…
,x
m
，使用
拉丁超立方抽样法选取n组样本点，对这n组样本点进行归一化处理后得到：x
tij
表示训练数据集中不确定性变量x
i
的第j个归一化后的样本点，i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；通过实验获得长度为l1,l2,
…
,l
o
的o个裂缝分别在样本点的n维响应向量：o≥2，其中，i＝1,2,
…
,o，j＝1,2,
…
,n，表示长度为l
i
的裂缝在第j组样本点的响应值，将x
t
和作为长度为l1的裂缝的训练数据集同样的，使用上述方法获得长度为l2,
…
,l
o
的裂缝对应的训练数据集；
[0011](2)对不确定性变量x1,x2,
…
,x
m
，使用蒙特卡洛抽样法选取b组样本点，对这b组样本点进行归一化处理后得到：
[0012]x
vij
表示验证数据集中不确定性变量x
i
的第j个归一化后的样本点，i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,b，通过实验获得长度为l1,l2,
…
,l
o
的o个裂缝分别在样本点的b维响应向量：其中，其中，表示长度为l
i
的裂缝在第j组样本点的响应值，将x
v
和作为长度为l1的裂缝的验证数据集同样的，使用上述方法获得长度为l2,
…
,l
o
的裂缝对应的验证数据集。
[0013]进一步的，步骤2的具体步骤如下：系统响应y用多项式混沌展开表示为：
[0014][0015]其中，Φ
i
(X)是根据不确定性变量的概率分布类型选取的正交多项式基函数，a
i
是展开系数，P是多项式的项数，计算公式为其中，p是根据实际需要选取的多项式混沌展开模型的阶次，m是不确定性参数的个数；
[0016]基于长度为l1的裂缝的训练数据集：为输出响应向量，为输入x
t
对应的正交多项式矩阵，计算系数a
i
，步骤如下：
[0017]a)将所有系数设为0，此时残差即为响应向量找到矩阵Φ中与残差相关的一列Φ
j
；
[0018]b)系数a
j
沿Φ
j
方向增加，此时残差为直到出现矩阵Φ中未被选取的一列Φ
k
，使得残差与Φ
j
和Φ
k
的相关性相同，此时残差的投影位于Φ
k
和Φ
j
的角平分线上；
[0019]c)系数{a
j
,a
k
}沿{Φ
j
,Φ
k
}的角平分线方向增加，此时残差为直到矩阵Φ中未被选取的一列Φ
h
，使得残差与Φ
j
、Φ
k
、Φ
h
的相关性相同，此时残差的投影位于Φ
j
、Φ
k
、Φ
h
的空间角平分线上；
[0020]d)系数{a
j
,a
k
,a
h
}沿{Φ
j
,Φ
k
,Φ
h
}的空间角平分线方向增加，此时残差为直到矩阵Φ中未被选取的一列Φ
z
，使得残差与Φ
j
、Φ
k
、Φ
h
、Φ
z
的相关性相同，此时残差的投影位于Φ
j
、Φ
k
、Φ
h
、Φ
z
的空间角平分线上；
[0021]e)重复以上步骤直到误差满足要求或遍历了矩阵Φ中所有的列；
[0022]从上述过程求得系数，得到多项式混沌展开式表达式，则长度为l1的裂缝的元模型构建完成，重复上述步骤，分别构建长度为l2,
…
,l
o
的裂缝对应的元模型。
[0023]进一步的，步骤3的具体步骤如下：
[0024]将验证数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，对涡流无损检测系统检测材料裂缝过程中的不确定性变量进行抽样，通过实验获得不同长度裂缝对应抽样点处的系统响应，将归一化后的抽样点和对应的系统响应作为所需的数据集，抽样方法为拉丁超立方抽样的数据集作为训练数据集，蒙特卡洛抽样的数据集作为验证数据集；步骤2，基于训练数据集计算多项式混沌展开系数，从而得到系统响应的多项式表达式，完成元模型构建；步骤3，基于验证样本集测试元模型的精度，若未满足精度要求，增加训练数据集的数量重新构建元模型，直到满足精度要求为止；步骤4，使用构建好的元模型计算系统响应，根据响应数据计算对裂缝的探测概率。2.根据权利要求1所述的一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法，其特征在于，步骤1的具体步骤如下：(1)对涡流无损检测系统检测材料裂缝过程中的不确定性变量x1,x2,
…
,x
m
，使用拉丁超立方抽样法选取n组样本点，对这n组样本点进行归一化处理后得到：x
tij
表示训练数据集中不确定性变量x
i
的第j个归一化后的样本点，i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,n；通过实验获得长度为l1,l2,
…
,l
o
的o个裂缝分别在样本点的n维响应向量：其中，其中，表示长度为l
i
的裂缝在第j组样本点的响应值，将x
t
和作为长度为l1的裂缝的训练数据集同样的，使用上述方法获得长度为l2,
…
,l
o
的裂缝对应的训练数据集；(2)对不确定性变量x1,x2,
…
,x
m
，使用蒙特卡洛抽样法选取b组样本点，对这b组样本点进行归一化处理后得到：x
vij
表示验证数据集中不确定性变量x
i
的第j个归一化后的样本点，i＝1,2,
…
,m；j＝1,2,
…
,b，通过实验获得长度为l1,l2,
…
,l
o
的o个裂缝分别在样本点的b维响应向量：其中，其中，其中，表示长度为l
i
的裂缝在第j组样本点的响应值，将x
v
和作为长度为l1的裂缝的验证数据集同样的，使用上述方法获得长度为l2,
…
,l
o
的裂缝对应的验证数据集。
3.根据权利要求2所述的一种涡流无损检测系统对裂缝探测概率的计算方法，其特征在于，步骤2的具体步骤如下：系统响应y用多项式混沌展开表示为：其中，Φ
i
(X)是根据不确定性变量的概率分布类型选取的正交多项式基函数，a
i
是展开系数，P是多项式的项数，计算公式为其中，p是根据实际需要选取的多项式混沌展开模型的阶次，m是不确定性参数的个数；基于长度为l1的裂缝的训练数据集：为输出响应向量，为输入x
t
对应的正交多项式矩阵，计算系数a
i
，步骤如下：a)将所有系数设为0，此时残差即为响应向量找到矩阵Φ中与残差相关的一列Φ
j
；b)系数a
j
沿Φ
j
方向增加，此时残差为直到出现矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：包扬，仇家豪，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：