[发明专利]一种基于多重信号处理技术的无损检测方法

摘要

本发明公开了一种基于多重信号处理技术的无损检测方法，主要用于对混凝土结构体进行无损检测。利用剥离干扰技术剥离原始信号对回波信号的干扰，提取各点系统信号；通过截断技术提取有效信号段；基于互相关算法提取参考信号并分析待测区域，对有无缺陷，缺陷大小做出定性判断。经过层层优化处理，方法缺陷特征，实现缺陷检测。本发明不但检测方法简单而且结合利用几种处理算法的优点，提高了检测的精确度，在日常环境下能够提取出混凝土结构内部的缺陷等信息，更有效地对桥梁或建筑等混凝土结构进行质量监测和维护，可靠性高，有利于实际的推广及使用。

主权项

一种基于多重信号处理技术的无损检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在待检测结构体上沿波纹管轴向选取间隔距离相等的n个位置点，发射换能器依次在每个位置点上发射超声波检测信号si(t)，接收换能器依次在每个位置点上接收超声波检测信号所返回的回波信号yi(t)，其中i表示位置点序号，i＝1,2…n；S2、对接收到的回波信号进行多重信号处理，从而找出缺陷；所述步骤S2对接收到的回波信号进行多重信号处理，从而找出缺陷包括如下步骤：S21、剔除超声波检测信号si(t)对回波信号yi(t)的干扰，求出系统信号Ni(t)：首先运用小波分解与重构技术处理回波信号yi(t)，得到近似激励信号si’(t)，然后再根据公式(2)得到系统信号Ni(t)：Ni(t)＝yi(t)⊙si’(t)     (2)其中，“⊙”代表解卷积运算；S22、从系统信号Ni(t)中截取有效信号：首先根据波纹管前端距离d1以及后端距离d2，以及波速v，求出有效信号时间段范围为：[2×d1/v,2×d2/v]，根据该时间段截取出有效信号Hi(t)；S23、通过互相关技术处理截取出来的有效信号Hi(t)，找出缺陷；通过互相关技术处理截取出来的有效信号Hi(t)，找出缺陷，包括如下步骤：A、根据公式(3)将有效信号Hi(t)中i＝1,2…n时的每个信号值分别与Hi(t)本身所有的信号值做互相关运算，为了区别期间将两组Hi(t)分别标记为Hi(t)与Hj(t)，R(i,j)(τ)=1MΣt=1MHi(t)Hj(t+τ)---(3)]]>其中，R(i,j)(τ)表示i位置点有效信号与j位置点有效信号的互相关运算，其中i、j均为位置点序号；i＝1,2…n；j＝1,2…n；t表示Hi(t)和Hj(t)的离散时间点，τ表示时间延迟，M表示采样点个数；B、根据公式(4)、(5)求取Hi(t)各位置点有效信号与Hj(t)中各位置点有效信号之间的归一化相关系数ρ(i,j)，构建互相关系数矩阵A(i,j)ρ(i,j)=R(i,j)(τ)σiσj---(4);]]>其中，σi是Hi(t)的均方差值,σj是Hj(t)的均方差值；再构建互相关系数矩阵A(i,j)，确定参考信号，找出互相关系数矩阵A(i,j)中值最大的归一化相关系数将其记做ρ(e,f)，该ρ(e,f)对应着e位置点和f位置点的两个有效信号，从两个有效信号中任取一个，将其作为参考信号，记作Hk(t)；C、根据公式(6)将参考信号Hk(t)与Hi(t)中其余的n‑1个位置点处的有效信号再次做互相关运算，并求出Hk(t)与Hi(t)中剩余n‑1个位置点的有效信号的归一化相关系数ρ(k,i)；R(k,i)(τ)=1MΣt=1MHk(t)Hi(t+τ)---(6),]]>ρ(k,i)=R(k,i)(τ)σkσi---(7),]]>其中，σk是Hk(t)的均方差值，σi是Hi(t)的均方差值，i＝1,2…n，且i≠k；再构建互相关系数矩阵B(k,i)，B(k,i)＝ρ(k,i)＝[ρ(k,1) ρ(k,2) ... ... ρ(k,n)]     (8)，其中i＝1,2…n，且i≠k，矩阵B(k,i)中的互相关系数ρ(k,i)值越大说明该系数所对应的位置点的有效信号就越接近参考信号，待检测结构体中波纹管内的混凝土在该位置点的缺陷就越小，值越小说明该系数所对应的位置点的有效信号越偏离参考信号，待检测结构体中波纹管内的混凝土在该位置点的缺陷就越大，若值等于1则说明该系数所对应的位置点的有效信号与参考信号一致，待检测结构体中波纹管内的混凝土在该位置点无缺陷，其中ρ(k,i)的取值范围为(0,1],缺陷位置点对应于ρ(k,i)的下标i。