【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料缺陷无损检测，特别是涉及一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法及系统。
技术介绍
1、复合材料具有高强度重量比、高抗疲劳性和耐腐蚀性、增强的耐摩擦和耐磨损性、低导热系数和低热膨胀系数、材料属性具有可调整性等诸多优点，广泛应用在航空航天、汽车、化工、机械和医学等领域。复合材料的微观构造是一个复杂的多相体系，因其组份的多样性和各向异性，以及制造过程中工艺的不稳定性，决定了无论是在材料的工艺研究阶段，还是在构件设计制造阶段和服役使用阶段，极易产生缺陷或损伤。因此迫切需要采用先进的无损检测技术对复合材料的制造和服役过程中的缺陷定期检测，提高复合材料构件的安全可靠性
2、目前针对复合材料缺陷检测方法主要有x射线法、超声法、光学法等，光学法对内部缺陷不敏感，容易受环境干扰。x射线法对装置和检测防护环境要求高，而且对分层缺陷不敏感。传统超声法是接触式测量，需要使用耦合剂，激光超声是一种新型的超声检测方法，通过高能量激光束打到复合材料表面，激励出高频超声波，遇到缺陷后产生回波，通过光学或声学方法接收，再进行a、b、c扫成像，定位缺陷；但光学法仪器贵重精密，采用超声麦克风可降低成本。
3、一般使用cfrp材料的工业零部件面积较大，采用单个超声麦克风进行检测时其检测区域较小，需要的激光扫描点数较多、步长较小，导致检测效率较低。另外，在现有专利中，单个激光超声麦克风阵列结合近场波束形成算法时只能对近场区域进行缺陷检测，而且仅能识别进场区域内单个缺陷位置，根本无法做到对远场区域进行检测，更无法实现同时对
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法及系统，以实现同时对远场区域内多个缺陷位置定位检测。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，所述方法包括：
3、在当前测量点处利用q个激光超声麦克风阵列同时采集qm路超声信号；q表示激光超声麦克风阵列的总个数，m为每个激光超声麦克风阵列中包含激光超声麦克风芯片的个数；
4、采用远场波束形成算法，根据当前测量点处qm路超声信号进行缺陷位置定位。
5、可选地，所述采用远场波束形成算法，根据当前测量点处qm路超声信号进行缺陷位置定位，具体包括：
6、基于各激光超声麦克风阵列中各激光超声麦克风芯片对应的超声信号计算各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵；
7、基于所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵确定各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数；
8、根据所述各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数确定各激光超声麦克风阵列对应的峰值；
9、根据所述各激光超声麦克风阵列对应的峰值确定各激光超声麦克风阵列对应的缺陷目标方向；
10、根据所述各激光超声麦克风阵列对应的缺陷目标方向进行交叉定位，获得被测试件的各缺陷位置。
11、可选地，所述基于所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵确定各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数，具体包括：
12、对所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵的协方差矩阵进行酉变换实现对角化，获得各激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵；
13、根据所述各激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵计算各激光超声麦克风阵列对应的噪声子空间；
14、根据所述各激光超声麦克风阵列对应的噪声子空间和基于方向扫描的时延矩阵构建各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数。
15、可选地，所述对所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵的协方差矩阵进行酉变换实现对角化，获得各激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵，具体公式为：
16、rx＝u∑uh
17、∑＝diag[λ1,λ2…,λm]
18、其中，rx表示第j个激光超声麦克风阵列xj(t)协方差矩阵，u表示信号和噪声组成的子空间，∑表示第j个激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵，λm表示特征值对角矩阵中第m个特征值。
19、可选地，所述根据所述各激光超声麦克风阵列对应的噪声子空间和基于方向扫描的时延矩阵构建各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数，具体公式为：
20、
21、其中，vn表示噪声子空间，a(θ)表示时延矩阵，||||表示范数，p(θ)表示空间谱函数。
22、本专利技术还提供一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测系统，系统包括：
23、采集模块，用于在当前测量点处利用q个激光超声麦克风阵列同时采集qm路超声信号；q表示激光超声麦克风阵列的总个数，m为每个激光超声麦克风阵列中包含激光超声麦克风芯片的个数；
24、缺陷位置定位模块，用于采用远场波束形成算法，根据当前测量点处qm路超声信号进行缺陷位置定位。
25、可选地，所述缺陷位置定位模块，具体包括：
26、超声矩阵确定单元，用于基于所述各激光超声麦克风阵列中各激光超声麦克风芯片对应的超声信号计算各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵；
27、空间谱函数确定单元，用于基于所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵确定各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数；
28、峰值确定单元，用于根据所述各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数确定各激光超声麦克风阵列对应的峰值；
29、缺陷目标方向确定单元，用于根据所述各激光超声麦克风阵列对应的峰值确定各激光超声麦克风阵列对应的缺陷目标方向；
30、缺陷位置确定单元，用于根据所述各激光超声麦克风阵列对应的缺陷目标方向进行交叉定位，获得被测试件的各缺陷位置。
31、可选地，所述空间谱函数确定单元，具体包括：
32、特征值对角矩阵确定子单元，用于对所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵的协方差矩阵进行酉变换实现对角化，获得各激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵；
33、噪声子空间确定子单元，用于根据所述各激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵计算各激光超声麦克风阵列对应的噪声子空间；
34、空间谱函数确定子单元，用于根据所述各激光超声麦克风阵列对应的噪声子空间和基于方向扫描的时延矩阵构建各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数。
35、本专利技术还提供一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测系统，系统包括：
36、机械臂、激光器、至少三组激光超声麦克风阵列、计算机和控制器；
37、所述激光器设置在所述机械臂上，且所述激光器的探头和被测试件的表面保持垂直；各所述激光超声麦克风阵列与所述激光器的探头对应设置，且各所述激光超声麦克风阵列设置在所述机械臂上；所述计算机与各所述激光超声麦克风阵列连接；所述控制器分别与所述计算机、所述激光器和所述机械臂连接；
38、所述计算机执行上述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法进行缺陷位置交本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述采用远场波束形成算法，根据当前测量点处QM路超声信号进行缺陷位置定位，具体包括：
3.根据权利要求2所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述基于所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵确定各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数，具体包括：
4.根据权利要求3所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述对所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵的协方差矩阵进行酉变换实现对角化，获得各激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵，具体公式为：
5.根据权利要求3所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述根据所述各激光超声麦克风阵列对应的噪声子空间和基于方向扫描的时延矩阵构建各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数，具体公式为：
6.一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测系统，其特征在于，系统包括：
7.根据权利要求6
8.根据权利要求7所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测系统，其特征在于，所述空间谱函数确定单元，具体包括：
9.一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测系统，其特征在于，系统包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述采用远场波束形成算法，根据当前测量点处qm路超声信号进行缺陷位置定位，具体包括：
3.根据权利要求2所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述基于所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵确定各激光超声麦克风阵列对应的空间谱函数，具体包括：
4.根据权利要求3所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方法，其特征在于，所述对所述各激光超声麦克风阵列对应的超声矩阵的协方差矩阵进行酉变换实现对角化，获得各激光超声麦克风阵列对应的特征值对角矩阵，具体公式为：
5.根据权利要求3所述的多个激光超声麦克风阵列缺陷快速检测方...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭淼，李芳，赵纪元，海良豪，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：
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