【技术实现步骤摘要】
本申请涉及利用一种基于相关系数原理提取弯道导波回波中t(0,1)模态信号的方法，使得能够有效地分离出多模态信号中的t(0,1)模态，从而提高缺陷定位和成像的空间分辨率。其特征在于，（1）通过实验或仿真计算，获取t(0,1)模态导波在弯曲管道中各个距离段上的频散响应信号，包括时延参数、时域信号、振幅衰减系数等，含模态转换后的导波信号；（2）提取各个距离段上的频散响应信号，计算反褶积算子；（3）提取弯道导波回波中的t(0,1)模态信号；本专利技术相比于其他专利提出的多模态分离算法，更加科学合理，结果更可靠，能够更有效分离多模态信号中的t(0,1)模态，提高缺陷定位准确性和空间分辨率。
技术介绍
1、弯道缺陷超声导波检测中，回波信号中往往存在多模态混合信号，如:t(0,1)或者l(0,1)导波激发后，经弯道返回的回波信号在后半段，会包含t(0,1)/ l(0,1)模态、f(1,1)模态混合信号，当导波遇到缺陷时，l(0,2)模态会部分转换成非对称的f(1,3)模态，t(0,1)模态会部分转换成非对称的f(1,3)模态，回波信号中的多模态混合问题给缺陷定位和准确成像带来了干扰，在缺陷定位和成像之前，必须先分离多模态信号，从而提高缺陷定位和成像的空间分辨率，支持对弯道缺陷位置精准定位，对缺陷尺寸精确成像。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种基于相关系数原理提取弯道导波回波中t(0,1)模态信号的方法，其特征在于，（1）通过实验或仿真计算，获取汉宁窗函数超声导波在弯曲管道中各个距离段上的
2、第一方面，本专利技术是一种基于相关系数原理提取弯道导波回波中t(0,1)模态信号的方法，该分离算法是本专利技术独创的，属于多模态导波分离技术中的一种，是弯曲管道中，激发t(0,1)模态信号，在回波中会产生t(0,1)、f(1,1) 、f(1,3)等三种模态信号，本专利技术提供了一种有效分离这种场景中混合多模态导波的具体方法，不仅在该场景下，在混合多模态导波分离
，也是与众不同的。之所以选择t(0,1)模态信号，是因为t(0,1)模态信号是非频散信号，在长距离传播中波形比较稳定，目前，无论压电导波，还是磁致伸缩导波，都主要利用t(0,1)模态信号开展缺陷回波成像。
3、第二方面，本专利技术通过实验或仿真计算，获取汉宁窗函数超声导波在弯曲管道中各个距离段上的频散响应信号，包括时延参数、时域信号、振幅衰减系数等，含模态转换后的导波信号，该实验或仿真计算方法是一种成熟的技术方法。
4、1.导波（纵横波）在介质中的传播方程（波动方程）公式为：，其中，c为导波传播速度，为质点位移函数，频散方程为其中，vg为群速度，vp为相速度，fd为频率-厚度积，f为导波的频率，d为管壁厚度。在已知材料的弯道中，通过实验和数值计算可以获得介质的导波传播速度、各个距离段（时间段）上的频散曲线。
5、2.如果采用实验方法，直接按照参数要求布置好标准弯曲管道后，激发t(0,1)模态信号，监测各个距离段上回波中t(0,1)、f(1,1) 、f(1,3)等模态信号的数值。
6、3.如果是仿真计算，利用理论公式和已知参数进行理论推导。
7、4.激发导波一般为脉冲子波，假设触发导波为汉宁窗函数：汉宁窗函数hann(t)或hann(w)， 参见图2，可以看成3个矩形时间窗的频谱之和，或者说是 3个sinc（t）型函数（辛格函数）之和，而括号中的两项相对于第一个谱窗向左、右各移动了π/t，从而使旁瓣互相抵消，消去高频干扰和漏能。汉宁窗函数<mi>w</mi><mi>n</mi></mfenced><mi>=0.5</mi><mrow><mi>1-</mi><mrow><mi>cos</mi><mrow><mi>2π∙</mi><mfrac><mi>n</mi><mi>n</mi></mfrac></mrow></mfenced></mrow></mrow></mfenced><mi>,n∈[0,n]</mi>。
8、5.实验采集或仿真计算导波在弯道中的时延参数。对于汉宁窗函数t(0,1)/ l(0,1)模态导波波包，可实验采集或仿真计算其时延参数：t()=/vg+ t0。其中，t0为导波激发时刻，为激发位置和监测点的距离，vg=vg(w)为导波的群速度，与频率有关。
9、6.根据导波频散方程，生成不同传播距离下的频散响应信号：，其中，为激发位置和监测点的距离，hann(w)是激发导波，j为虚数，w为角频率，t为时间变量，k为导波波数；通过快速傅里叶变换fft得到其频域函数 ： ；理论和实验已经证明，在均匀直线管道介质中，各种模态导波的频散特性曲线如图3所示。
10、7.生成不同传播距离下的导波时域信号：根据频散响应信号h(w)和激发导波hann(w)，得到不同传播距离下的导波频域信号：g(w)= h(w)* hann(w)，经fft变换后，得到其时域信号：g(,t)=fft{ g(w)}= fft{* hann(w)}。
11、8.根据实验或仿真计算出单模态弯道回波信号的距离-反射系数数值序列，为后续振幅补偿提供计算依据；单模态弯道回波信号缺陷的反射系数r=at/ai ，其中，at为缺陷回波波包的幅度，ai为入射波包的幅度。各类导波（t/l/f）在弯道中的回波振幅衰减程度和弯道的弯曲程度、导波类型、导波频率三个参数紧密相关，需要根据实验数据编制出弯道中各模态导波的振幅衰减系数曲线：量化系数字典，参见图4，图5。
12、第三方面，本专利技术基于上面“第二方面”的成果，提取各个距离段上的频散响应信号，计算反褶积算子，根据频散响应信号计算反褶积算子的方法是一种成熟的技术方法。
13、1. 提取各个距离段上的频散响应信号h(w)：。
14、2．求频散响应信号h(w)的反褶积算子： 。
15、第四方面，本专利技术提取弯道导波回波中的t(0,1)模态信号，此部分是本专利的创新之处；弯曲管道介质中，t(0,1)模态导波激发的回波中会包含t(0,1)、f(1,1) 、f(1,3)等多模态混合信号， 参见图6；回波信号中多模态导波混合给缺陷成像带来了困难，如果信号分离不干净也会大大降低缺陷成像的空间分辨率，本专利技术提供的方法可以有效分离弯曲管道中t(0,1)模态信号激发回波中的t(0,1)、f(1,1) 、f(1,3)等多模态信号，从本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于相关系数原理提取弯道导波回波中T(0,1)模态信号的方法，其特征在于：能够有效提取弯道多模态导波回波中的T(0,1)模态信号，提高缺陷定位和成像的空间分辨率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：信号频散与衰减补偿；弯道介质中，T(0,1)模态导波激发的回波中会包含T(0,1)、F(1,1) 、F(1,3)等多模态混合信号，信号频散与衰减补偿时需要先做一些技术准备工作；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算合成信号和实际信号的偏离；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，能量差异处理；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，波形差异处理；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，迭代循环，提取最终得到的弯道导波回波中T(0,1)模态信号；重复以上3-5过程，迭代循环直至<10%，完成导波所有模态分离工作；提取最终得到的弯道导波回波中T(0,1)模态时域信号： ,s=1，代表T(0,1)。
【技术特征摘要】
1.一种基于相关系数原理提取弯道导波回波中t(0,1)模态信号的方法，其特征在于：能够有效提取弯道多模态导波回波中的t(0,1)模态信号，提高缺陷定位和成像的空间分辨率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：信号频散与衰减补偿；弯道介质中，t(0,1)模态导波激发的回波中会包含t(0,1)、f(1,1) 、f(1,3)等多模态混合信号，信号频散与衰减补偿时需要先做一些技术准备工作；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：池海龙，
申请(专利权)人：上海数深智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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