[发明专利]一种磁致伸缩导波拓扑信号处理方法及无损检测方法

说明书

本发明属于无损检测领域，并具体公开了一种磁致伸缩导波拓扑信号处理方法及无损检测方法，包括以下步骤：S1从被测对象磁致伸缩导波信号中截取所需的信号；S2利用窗宽M的滑动矩形窗从信号中截取M个信号数据；S3利用截取的信号数据构建矩阵A；S4将矩阵A转换为平面直角坐标系中的M‑1个点的集合B，并计算集合B中各点间的欧式距离；S5取最大欧式距离作为最大连通半径对集合B持续同调，得到集合B中各点从诞生到消亡时对应的连通半径，计算各连通半径的方差；S8重复步骤S2～S7，获得所截取信号处理后的方差集合，完成被测对象磁致伸缩导波拓扑信号的处理。本发明无需标准试样，有利于现场检测，且无需多次测量，操作简单。

技术领域

本发明属于无损检测领域，更具体地，涉及一种磁致伸缩导波拓扑信号处理方法及无损检测方法。

背景技术

磁致伸缩导波无损检测技术因其非接触，检测长度大，覆盖结构区域广，可接近位置远离检测仪器难以到达的区域，表面无需打磨等优点，近年来在工业领域中得到较广泛的应用。然而，由于磁致伸缩导波技术的非接触性带来的换能效率低，信号信噪比低的缺陷，给检测信号的分析带来较大的难度。

例如，中国专利CN101126743A公开了一种磁致伸缩导波无损检测方法，其将检测信号和基准信号进行差分并根据差分结果是否畸变来确定缺陷，该方法需要无缺陷试样采集基准信号，这对于现场检测而言非常不方便；中国专利CN107356681B公开了一种磁致伸缩导波单向检测方法，其通过移动激励传感器进行多次测量，然后将所测量导波信号叠加来实现单向激励和接收，该方法需要多次移动激励传感器，在现场应用时操作复杂，耗时长。

基于此，本领域有必要进一步进行研究，以获得一种全新的磁致伸缩导波处理方法，以实现磁致伸缩导波的快速有效检测，进而实现缺陷的无损检测。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种磁致伸缩导波拓扑信号处理方法及无损检测方法，其利用信号的拓扑信息实现导波信号的处理，该方法无需标准试样，有利于现场检测，且无需多次测量，操作简单，可有效提高磁致伸缩导波检测精度，并可应用在无损检测中，提高无损检测精度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种磁致伸缩导波拓扑信号处理方法，其包括如下步骤：

S1从被测对象的磁致伸缩导波信号中截取所需的信号X，该信号X包含的信号数据量记为N，初始化i＝1；

S2利用窗宽为M的滑动矩形窗从信号X中截取M个信号数据，分别为x(i)、x(i+1)、…、x(i+M-1)；

S3基于截取的M个信号数据构建(M-1)×2的矩阵A：

S4将矩阵A转换为平面直角坐标系中的M-1个点的集合B，并计算集合B中各点间的欧式距离；

S5取最大的欧式距离作为最大连通半径ε_max对集合B持续同调，得到集合B中各点从诞生到消亡时对应的连通半径，计算所有连通半径的方差z(i)；

S6令i＝i+1，重复步骤S2～S5，直至i＝N-M+1，以获得方差集合z(n)，n＝1,2,…,N-M+1，以此完成被测对象的磁致伸缩导波拓扑信号的处理。

作为进一步优选的，步骤S1中，优选截取被测对象磁致伸缩导波信号中第一次通过信号和第一次端部回波信号之间的区域作为信号X。

作为进一步优选的，窗宽M满足如下条件：M＝max([L/10],5)，其中L为对被测对象进行激励的激励信号的长度。

作为进一步优选的，步骤S5中的持续同调具体包括如下步骤：

S51选择均匀变化的多尺度阈值ε为连通半径对集合B进行过滤，以在欧式空间构建VR复形过滤，0≤ε≤ε_max；