[发明专利]基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法

权利要求书

1.一种基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）固定样本，采集不同参数下的磁声信号，包括：

（1）在水槽中固定铜导线样本，使水槽放置于一个均匀的静磁场中，并在铜导线的一端串联一个电阻R，通过注入电流施加激励电压，采集电阻两端的电压信号；

（2）首先保持频率在1MHZ的固定频率下，通过改变输入电压的大小来采集信号；

（3）再保持输入电压固定不变，通过改变输入激励频率的大小来采集信号；

2）分别对采集到的磁声信号进行傅里叶频谱分析，即：

对采集到的磁声信号，采用短时傅里叶变换得到频域图，根据频域图得到信号的频率成分分布以及中心频率的位置，并进行分析；

3）分别对采集到的磁声信号与输入激励信号即电阻两端的电压信号以及磁声信号与超声探头的系统响应做相关性分析，具体是：

对采集到的磁声信号采用相关分析，分别得到了磁声信号与输入激励信号以及磁声信号与超声探头的系统响应之间的相关系数，并进行分析。

2.根据权利要求1所述的基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，其特征在于，步骤1）中所述采集电阻两端的电压信号是用于作为输入激励信号。

3.根据权利要求1所述的基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，其特征在于，步骤1）中所述的采集信号包括：采集铜导线的磁声信号和电阻两端的电压信号。

4.根据权利要求1所述的基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，其特征在于，步骤2）中所述的采用短时傅里叶变换得到频域图具体是采用的如下公式：

X(τ,f)=∫-∞+∞x(t)w(t-τ)e-j2πftdt]]>

式中x(t)为信号，其中t为信号的时间变量，f为信号的采样频率，w(τ)为选取的矩形窗，τ为窗函数的时间尺度，决定了窗函数的窗宽，j代表复数。

5.根据权利要求1所述的基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，其特征在于，步骤3）所述的对采集到的磁声信号采用相关分析，包括：

（1）分别对不同大小输入激励电压下以及输入激励不同频率下，分别求出采集到的磁声信号与输入激励信号以及磁声信号与超声探头的系统响应的相关系数；

（2）对分别求得的相关系数做统计处理；

（3）观察相关系数随着输入激励电压幅值以及频率的变化情况。

6.根据权利要求1所述的基于频谱分析和时域相关法的磁声信号特征分析方法，其特征在于，步骤3）中所述的相关系数是采用如下方法得到：

随机信号x(n)和y(n)的互相关函数r_xy(m)定义为：

式中，m表示位移量，m.>0表示y(n)序列左移，m.<0表示y(n)序列右移，不同的m得到不同的r_xy(m)值，n代表与x(n)序列长度有关的变量，该式表示，r_xy(m)在时刻m时的值，等于将x(n)保持不动而y(n)左移m个抽样周期后两个序列对应相乘再相加的结果，为了定量比较磁声信号和其他信号的相关性，对相关函数进行归一化，得到

ρxy(m)=rxy(m)(rxx(0)·ryy(0))12]]>

式中r_xx(0)为r_xx(m)在m=0时取得的最大值，即r_xx(0)≥r_xx(m)，同理r_yy(0)也是。通过归一化，ρ_xy(m)即归一化到[-1,+1]，这样我们就可以得到想要的相关系数的值了。

6．根据权利要求5所述的利用频谱分析以及时域相关性对磁声信号进行特征分析，其特征在于，所述的对分别求得的相关系数做统计处理是：不同电压幅值下磁声信号与输入激励信号分别对应得出一个相关系数值，然后用电压幅值做横坐标，将相关系数值的绝对值做纵坐标，得到相关系数随着电压幅值变化而变化的趋势；同理，可以得到磁声信号与超声探头响应系统响应函数的变化趋势，以及相关系数随着输入激励频率的变化趋势图。