[发明专利]一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法

权利要求书

1.一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法，其特征在于，包括：

基于被测结构，采用超声导波检测系统得到对损伤敏感的信号调制参数；

所述对损伤敏感的信号调制参数确定的过程包括：基于被测结构，采用超声导波检测系统得到被测结构内传播的超声导波频散曲线，选择频散特性受抑制的频率范围，基于所述频率范围确定对损伤敏感的信号调制参数；所述超声导波频散曲线根据所述被测结构材料的弹性模量、剪切模量、密度及泊松比计算结构内传播的超声导波频散曲线；

所述基于所述频率范围确定对损伤敏感的信号调制参数的过程包括，采用遍历的方式，利用激励信号作用在被测结构上，依据确定的频散特性受抑制的频率范围，确定对损伤敏感的信号调制参数；

基于所述信号调制参数，获取被测结构无损状态下结构响应的基准信号和被测结构有损状态下结构响应的损伤信号；基于所述基准信号、损伤信号，获得飞行时间和损伤指数；

基于飞行时间，确定损伤位置与传播路径的位置关系；

所述飞行时间包括散射信号飞行时间和基准信号飞行时间，基准信号减去损伤信号得到散射信号；

所述散射信号飞行时间和基准信号飞行时间获得的过程包括：使用连续小波变换提取散射信号和基准信号的包络线，其中散射信号包络线的首个波包的峰值为散射信号的到达时间，激励信号包络线的波包峰值为激励信号的发射时间，所述散射信号的到达时间减去所述激励信号的发射时间等于所述散射信号飞行时间；基准信号包络线的首个波包的峰值为基准信号的到达时间，激励信号包络线的波包峰值为激励信号的发射时间，所述基准信号的到达时间减去所述激励信号的发射时间等于所述基准信号飞行时间；

所述确定损伤位置与传播路径的位置关系的过程包括：比较散射信号飞行时间和基准信号飞行时间，当二者基本一致时，表明损伤位置不位于该路径上，当两者的差距大于设定阈值时，表明损伤位于该路径附近；

基于损伤位置与传播路径的位置关系，结合以所述飞行时间控制的自适应范围参数、优化空间概率分布函数和损伤指数，飞行时间与皮尔逊相关系数在空间分布函数和损伤指数上实现了多特征参数的融合，进行基于概率检验重建算法的损伤定位成像；

所述自适应范围参数通过散射信号飞行时间与基准信号飞行时间的比值减去1得到；

所述优化空间概率分布函数W[R]为：

式中，β和RD_n的表达式为：

式中，β为椭圆的范围参数，TOF_scatter和TOF_baseline分别为散射信号和基准信号的首波飞行时间，RD_n为第n条路经的椭圆形状参数，为椭圆离心率的倒数减1，(x，y)为当前计算的离散点坐标，D_an和D_sn分别为点(x,y)到激发传感器、接收传感器的距离，D_n为激发传感器到接收传感器的距离，(x_an,y_an)和(x_sn,y_sn)分别为激发传感器和接收传感器的坐标。

2.根据权利要求1所述的基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法，其特征在于，所述超声导波检测系统包括：被测结构、压电陶瓷传感器、信号发生器、功率放大器和信号采集卡；若干所述压电陶瓷传感器设置在被测结构上形成传感器网络，所述信号发生器发出的信号经功率放大器放大后输出激励信号，所述激励信号作用被测结构上，经所述传感器网络将结构响应的基准信号或者损伤信号发送到信号采集卡。

3.根据权利要求1所述的基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法，其特征在于，所述优化空间概率分布函数为激励信号激发压电陶瓷传感器到当前像素点的距离和当前像素点到信号采集卡接收压电陶瓷传感器的距离之和除以传播路径距离。

4.根据权利要求1所述的基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法，其特征在于，所述基于概率检验重建算法的损伤定位成像之后包括：将成像得到图像的像素点的最大值所在位置为检测损伤定位结果。