【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信号处理方法，涉及激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，还涉及激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理装置。
技术介绍
1、lbi(laser bond insprition)利用激光诱导拉伸波在材料中传播和层裂原理，采用高能激光冲击碳纤维增强复合材料(cfrp)层合结构，以实现无明显物理缺陷的cfrp层合结构的界面结合力的有效检测。
2、为了实现lbi技术，需要获得激光诱导等离子体冲击波作用下复合材料背面粒子速度。目前主要采用基于光子多普勒测速系统(photonic doppler velocimetry，pdv)对材料背表面自由粒子速度进行测试。目前处理背面粒子信号的方法有很多种，其中包括条纹法、短时傅里叶变换以及小波变换等方法。但是，对于激光冲击复合材料自由表面速度这类具有显著非平稳特征的信号，上述方法难以有效捕捉和分析信号在时间和频率上的复杂、快速变化，导致在对复合材料的非平稳速度信号进行准确测量和详细分析时存在分辨率不足的问题。一般来说，pdv的时间分辨率为110ns量级，仅依靠仪器本身很难获得满意的结果。因此，对于复合材料数据需要更先进、适应性更强的信号处理方法来提高信号的分辨率，以获取上升前沿速度变化历程的细节。当前研究主要侧重于金属材料的pdv信号处理方法，对复合材料处理的较少，这是由于复合材料具有各向异性且内部存在大量界面，会导致复合材料内部的应力波分布非常复杂，需要考虑界面两侧材料性质不同、声阻抗不匹配以及拉伸波与压缩波的耦合等因素，导致测试获得的pdv原始信号特征非常微弱，同时
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，解决了现有技术中存在的采集到的pdv信号时频分辨率不足的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，包括以下步骤：
3、步骤1、对待处理信号进行低通滤波、降采样；
4、步骤2、对步骤1得到的信号进行减零漂处理；
5、步骤3、对步骤2得到的信号进行s变换得到时频图，并提取时频脊线，得到信号的时频特征；
6、步骤4、利用解调时频分析方法，结合步骤3得到的时频特征，对步骤2得到的信号进行处理，得到信号的时频特征。
7、本专利技术的特点还在于：
8、步骤2的减零漂处理过程为：步骤1对待处理信号进行低通滤波后得到信号的趋势项，利用降采样后的信号减去趋势项，完成减零漂。
9、步骤3s变换过程为：
10、先将高斯窗函数引入s变换公式，对信号进行s变换后得到：
11、
12、
13、式中，s(τ,f)为信号在时域和频域上的特性；|f|为频率f的绝对值；为用于归一化的常数；a(τ)为信号在时刻τ的幅度；为相位项，包含信号的相位信息；为窗函数的傅里叶变换，表示窗函数在频域上的特性。
14、步骤3时频脊线的获取过程为：将时频图中时频表示能量最大处的值对应的坐标连接得到时频脊线。
15、步骤4包括以下步骤：
16、步骤4.1、向信号中引入前向解调算子调用步骤3中脊线函数得到信号的瞬时频率，消除调制源的影响以将信号解调为纯载波信号：
17、
18、步骤4.2、向步骤4.1得到的信号中引入后向调制算子将瞬时频率恢复到原始位置，纠正了解调过程中可能引入的频率偏移：
19、
20、步骤4.3、将步骤4.1得到的信号zd(t,u)代入短时傅里叶变换，得到信号的时频特征：
21、
22、式中，u为窗口在时间轴上的滑动，ξ为傅里叶变换的频率，gσ(t-u)为高斯窗或其它窗口函数，σ决定了窗的支撑宽度，e-iξ(t-u)对信号进行频域分析。
23、本专利技术的另一目的是提供一种激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理装置。
24、本专利技术所采用的另一技术方案是，激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理装置，包括：
25、预处理模块，用于对待处理信号进行低通滤波、降采样；
26、减零漂模块，用于对预处理得到的信号进行减零漂处理；
27、变换模块，用于对减零漂后的信号进行s变换得到时频图，并提取时频脊线，得到信号的时频特征；
28、时频分析模块，用于利用解调时频分析方法，结合信号的时频特征，对减零漂后的信号进行处理，得到信号的时频特征。
29、本专利技术的有益效果是：本专利技术激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，采用s变换，将时域信号转换到复频域，使得频域分析、系统建模和信号处理更为方便和直观，并通过时频脊线提取，能够从复杂信号中准确捕获主要频率的变化轨迹，适用于分析时频特征且对噪声鲁棒；引入dtfa，通过时频匹配将新特征与处理后的信号结合，并集合s变换得到的时频特征，相比于现有方法，提高了时频分辨率；通过对信号的前向解调、后向调制、短时傅里叶变换和特征增强的组合，更深入而准确地理解信号的时频动态特性。
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1.激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，步骤2所述的减零漂处理过程为：步骤1对待处理信号进行低通滤波后得到信号的趋势项，利用降采样后的信号减去所述趋势项，完成减零漂。
3.根据权利要求1所述的激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，步骤3所述S变换过程为：
4.根据权利要求1所述的激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，步骤3所述时频脊线的获取过程为：将时频图中时频表示能量最大处的值对应的坐标连接得到时频脊线。
5.根据权利要求1所述的激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，步骤4包括以下步骤：
6.激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理装置，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，步骤2所述的减零漂处理过程为：步骤1对待处理信号进行低通滤波后得到信号的趋势项，利用降采样后的信号减去所述趋势项，完成减零漂。
3.根据权利要求1所述的激光冲击复合材料背面粒子速度信号的处理方法，其特征在于，步骤3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：屈美娇，朱瀚锐，宋雨恒，刘凯，文劲钧，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：
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