[发明专利]一种基于里兹变换的损伤检测方法、系统、介质和设备

说明书

本发明涉及结构检测技术领域，特别涉及一种基于里兹变换的损伤检测方法，与现有技术相比，本发明提供的基于里兹变换的损伤检测方法，利用了解析信号表示的导波场所包含的丰富信息体现损伤信息。由里兹变换导出的解析信号用于获得重构导波场的空间方位、相位和振幅。并将相位在空间上对两个坐标求导得到空间波数矢量。通过里兹变换得到的空间波数矢量的大小表示控件每一点上指向传播方向的空间波数值。通过波场解析信号的相位信息，可以体现小强度散射和反射波场的信息，使得该方法能够使用于较为复杂的几何结构，结合算法以及Lamb波各自的优势，针对损伤的形态，位置进行评估，以得到准确的损伤深度信息。

技术领域

本发明涉及结构检测技术领域，特别涉及一种基于里兹变换的损伤检测方法。

背景技术

腐蚀是民用石化、核工业和航空航天结构中常见的损伤，腐蚀损伤的存在会影响结构的完整性和安全性，并可能导致灾难性的失效。在飞机的维护方面，飞机在使用寿命期间累积的腐蚀损伤也是对飞行安全的潜在威胁，机身出现的腐蚀损伤一直是一个需要重点关注的方向，需要更频繁地进行检查和维护。因此，例如识别飞机结构中出现的腐蚀类损伤具有重要的意义。

在常规的无损检测方法中，超声检测常被用于检测飞机中可能出现的腐蚀损伤，但传统超声检测中所使用的耦合剂对于受检材料可能存在影响。激光超声检测技术作为一种新兴的无损检测技术，其原理是利用激光来激发和接收超声波，进而检测材料及结构中的损伤，由于在检测过程中不需要使用耦合剂，所以与传统的超声检测方式相比，具有非接触的特点。此外，脉冲激光束可以在较远的距离和较大的角度范围内倾斜入射到结构表面进行超声波的激发和接收，易于实现复杂型面结构的自动化检测。通过先进的无损评估对隐蔽腐蚀进行可视化和量化，对于检测腐蚀位置、量化腐蚀尺寸和深度、确保结构安全、降低使用寿命成本至关重要。

此外，基于Lamb波(Lamb wave，兰姆波)的探测技术多年来一直是探测、定位和识别结构中损伤的重要技术。由于Lamb波在传播过程中会与材料的损伤部位相互作用而包含丰富的信息，且没有显著的耗散，因此能够携带损伤信息传播较远的距离，便于大面积试件的检测。利用激光以一定步长在空间上进行扫描和接收Lamb波信号可以获得整个扫描区域内的时间-空间波场数据。将导波波场逐帧的回放可以直观的看到不同时刻下Lamb波与结构特征或损伤之间的相互作用过程，通过损伤成像技术进一步对波场信号进行分析，可以实现对结构中损伤的定量检测。近年来，多种损伤成像的方法被开发出来，但是多数研究集中在损伤的平面定位以及形态识别上，例如公开号为CN109632958A(公开日期为2019年4月16日)的中国专利公开的一种一种考虑裂纹方位的Lamb波损伤检测方法，而现有技术在损伤深度识别上所进行的研究较少。

综上，损伤在深度方向上的定量信息对于损伤评估及后期维护具有重要意义，现有技术中缺乏对于损伤深度方向上的检测分析手段。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于里兹变换的损伤检测方法、系统、介质和设备，其中基于里兹变换的损伤检测方法包括以下步骤：

S10：将包含损伤信息的原始波场信号转换为频域波场信号，并选取主频对应的单频频域波场信号；

S20：通过对所述单频频域波场信号进行里兹变换，以获得与所述单频频域波场信号对应的复数域波场解析信号；

S30：通过对所述复数域波场解析信号进行相位求解以获得所述单频频域波场信号的原始空间相位信息；

S40：通过对所述原始空间相位信息进行相位解缠，得到空间真实相位；

S50：通过对所述空间真实相位进行正交方向的偏导求解，得到空间波数信息；

S60：将所述空间波数信息与对应材料及频率的频散曲线进行对照，获取与所述空间波数信息对应的有效板厚信息；

S70：通过所述有效板厚信息得出所述损伤信息的可读信息，所述可读信息包括损伤深度信息。