[发明专利]基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法

权利要求书

1.基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1，采用无损检测方法获取模拟试块缺陷的长度、水平位置和深度参数，采用超声检测法获得模拟试块缺陷的缺陷回波动态曲线，并获得缺陷的回波幅值矩阵EA；

步骤2，根据模拟试块缺陷的设计方案和缺陷制作工艺确定缺陷自身高度的初始范围，利用超声相控阵确定模拟试块缺陷偏转角度的初始范围；

步骤3，采用检测超声回波计算模型模拟不同自身高度和不同偏转角度的缺陷的回波动态曲线，并获得一系列回波幅值矩阵SA，所述的不同自身高度和不同偏转角度均属于各自的初始范围；

步骤4，根据步骤3获得的模拟回波幅值和步骤1获得的实测回波幅值的差异构建数值反演的目标函数，基于目标函数进行数值反演寻找全局最优解，从而获得模拟试块缺陷的自身高度值和偏转角度值。

2.如权利要求1所述的基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于：

所述的利用超声检测法获得模拟试块缺陷的缺陷回波动态曲线，具体为：

以缺陷最高回波对应的探头位置点为原点O，以垂直于缺陷长度的方向为x轴，沿缺陷长度方向为y轴，将探头沿x轴在x轴的探头移动范围内移动，所述的x轴的探头移动范围满足条件：缺陷最高回波比探针在两端的回波均高12dB；探头以预设步进在探头移动范围内移动，探头所在位置为探头位置点，记录各探头位置点的回波幅值，基于探头位置点及其对应的回波幅值构建缺陷回波动态曲线。

3.如权利要求1所述的基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于：

步骤2中所述的利用超声相控阵确定模拟试块缺陷偏转角度的初始范围，具体为：

利用超声相控阵获得不同角度的超声束作用于模拟试块的缺陷面，找到最大缺陷回波对应的超声束的角度值β，则模拟试块缺陷偏转角度的初始范围β±Δβ，偏差值Δβ自行选定。

4.如权利要求1所述的基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于：

所述的检测超声回波计算模型基于数值方法构建，具体为：

（1）选定数值模型的计算区域，所述的计算区域包括矩形，该矩形对角线为探头位置点和缺陷中心的连线，矩形一边与模拟试块表面评星，另一边与模拟试块表面垂直；

（2）给选定的计算区域施加边界条件；

（3）采用有限差分法获得波动方程的差分形式；

（4）取超声传播至2倍声程时对应的时刻t，计算时刻t探头位置点的垂直回波振动速度或回波应力分量，记为探头位置点接收的回波信号。

5.如权利要求4所述的基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于：

所述的给选定的计算区域施加边界条件，所施加的边界条件为：

模拟试块表面施加自由边界，探头与模拟试块接触部位施加探头激励函数，模拟试块内部界面施加吸收边界条件，缺陷表面施加自由边界条件。

6.如权利要求1所述的基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于：

步骤3进一步包括子步骤：

3.1 对缺陷的自身高度和偏转角度的初始范围进行等分，获得一系列自身高度值和偏转角度值，对一系列自身高度值和偏转角度值排列组合获得一系列包括自身高度值、偏转角度值、长度、水平位置和深度的缺陷参数组，所述的长度、水平位置和深度参数为步骤1获得的实测参数；

3.2 采用检测超声回波计算模型分别模拟各缺陷参数组对应的缺陷回波幅值矩阵SA，模拟过程中，坐标系、探头移动范围及探头移动步进均同步骤1。

7.如权利要求1所述的基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于：

步骤4中所述的数值反演采用遗传算法实现。

8.如权利要求1所述的基于数值反演的无损检测模拟试块缺陷参数的识别方法，其特征在于：

步骤4中所述的目标函数其中，j表示探头位置点编号；N为探头位置点总数；SA_j为探头位置点j处的模拟回波幅值；EA_j为探头位置点j处的实测回波幅值。