一种基于全聚焦的Lamb波相位成像方法与流程

技术特征：
1.一种基于全聚焦的lamb波相位成像方法，包括如下步骤：步骤s100：相控阵设有n个压电传感器，每个压电传感器轮流作为激励源，其余压电传感器作为接受器，以全矩阵捕获的方式获得响应信号集，激励信号根据每对发射-接收压电传感器对所需经历的传播距离预先施加逆频散效应以实现频散补偿和能量聚焦，将同一个压电传感器接收、其余压电传感器发射的响应信号叠加以实现能量再次聚焦，共可得到n组求和信号；步骤s200：生成n组求和信号的希尔伯特包络，基于希尔伯特变换获得其解析信号，根据反正切函数获得其瞬时相位；步骤s300：构建一致性指标衡量历述瞬时相位在聚焦时刻的一致性指标，构建对齐性指标衡量每组求和信号在聚焦时刻的瞬时相位与零相位的对齐性指标，基于一致性指标和对齐性指标建立损伤成像指标；步骤s400：遍历所有检查点，为每个检查点赋予所述损伤成像指标以获得损伤图像，损伤成像指标越大的检查点为真实损伤点。2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤s100中激励源发射的激励信号为：其中，s(t)表示激励源发射的激励信号的时域表示；s(ω)表示激励源发射的激励信号的频域表示；ω表示角频率；t表示时间；f(ω)表示激励信号f(t)的傅里叶变换；k(ω)表示波数，与角频率ω相关；l
i
表示激励pzt到某一检查点的传播距离；l
j
表示某一检查点到接收pzt的传播距离。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述原始激励信号f(t)为正弦调制的窄带信号，可表示为：其中，t表示时间，h(t)表示heaviside阶梯函数；cycle表示波峰数；f
c
表示中心频率，通过选择不同的中心频率f
c
以选择lamb波的不同模态。4.根据权利要求3所述的方法，其中，选择激励信号f(t)聚焦时刻通过：从零时刻到聚焦时刻的时长大于施加逆频散效应后激励信号s(t)波包所持续的时长，其中，聚焦时刻为激励信号f(t)中初始幅值出现的时刻。5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s100中，针对第m个检查点，第j组求和信号，第j个传感器接收的所有响应信号的求和信号r
jm
(t)如下：其中，t表示时间；i表示激励压电传感器的序号，j表示接收压电传感器的序号，共有n个压电传感器轮流激励接收；m表示检查点序号，共有m个检查点；r
ij
(t)表示第i个压电传感
器激励，第j个压电传感器接收的响应信号。6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s200中，针对第m个检查点，第j组求和信号的希尔伯特包络为希尔伯特包络为其中，hilbert(
·
)表示希尔伯特变换；t表示时间；i表示激励压电传感器的序号，j表示接收压电传感器的序号，共有n个压电传感器轮流激励接收；m表示检查点序号，共有m个检查点；r
ij
(t)表示第i个压电传感器激励，第j个压电传感器接收的响应信号；r
jm
(t)表示第j个传感器接收的所有响应信号的求和信号。7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤s200中，针对第m个检查点，聚焦时刻的瞬时相位通过下式计算：其中，j表示接收压电传感器序号，共n个压电传感器；m表示检查点序号，共m个检查点；t
f
表示聚焦时刻；hilbert(
·
)表示希尔伯特变换；表示第j组求和信号的希尔伯特包络。8.根据权利要求7所述的方法，其中，针对第m个检查点，n组求和信号在聚焦时刻的瞬时相位向量可表示为：其中，n表示传感器序号；m表示检查点序号，t
f
表示聚焦时刻；表示的瞬时相位。9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s300包含如下步骤：s301：针对第m个检查点，建立一致性指标以衡量n组求和信号在聚焦时刻瞬时相位的一致性，一致性指标为；其中，是瞬时相位向量的方差；s302：建立对齐性指标以衡量每组求和信号在聚焦时刻的瞬时相位与零相位的对齐程度，对齐性指标为：
其中，是第m个检查点的瞬时相位向量绝对值的均值，对瞬时相位取均值以避免正负相位相互抵消；s303：融合一致性指标ci
m
和对齐性指标ai
m
，建立针对第m个检查点的损伤成像指标，表示为：其中，ci
m
表示一致性指标；ai
m
表示对齐性指标；表示n组求和信号在聚焦时刻的瞬时相位向量；m表示检查点序号，共m个检查点。

技术总结
本发明公开了一种基于全聚焦的Lamb波相位成像方法，方法包括以下步骤：相控阵列中每个PZT轮流作为激励源，其余PZT作为接受器，获得响应信号集。激励信号根据每对发射-接收传感器对所需经历的传播距离预先施加逆频散效应以实现频散补偿和能量聚焦。将同一个PZT接收、其余PZT发射的响应信号叠加以实现能量再次聚焦，共可得到N组求和信号且得到瞬时相位。构建一致性指标衡量N组求和信号的瞬时相位在聚焦时刻的一致性，构建对齐性指标衡量每组求和信号在聚焦时刻的瞬时相位与零相位的对齐程度，以建立损伤成像指标。遍历所有检查点，为每个检查点赋予损伤成像指标以获得损伤图像。本公开损伤检测范围可扩展至阵列及边界周围。本公开损伤检测范围可扩展至阵列及边界周围。本公开损伤检测范围可扩展至阵列及边界周围。


技术研发人员：杨志勃 郎艳凤 张伟 孔德同 田绍华 朱明峰 陈雪峰 孙若斌 杨来浩
受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司
技术研发日：2021.10.27
技术公布日：2022/2/18