[发明专利]一种基于稀疏阵列层析成像的绝热层脱粘损伤监测方法

权利要求书

1.一种基于稀疏阵列层析成像的绝热层脱粘损伤监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：将待测结构的监测区域离散化为X×Y个小网格，在监测区域边界布置若干个压电元件组成的稀疏阵列，建立直角坐标系；

步骤2：将上述压电阵列设置M条监测路径记做i_m-j_m，其中m＝1,2,…,M,i_m表示第m条监测路径中作为激励端的压电元件，j_m表示激励端的压电元件对应的接收端的压电元件,计算系统转换矩阵ST(M×Z)，其中Z＝X·Y；

步骤3：采用函数发生器和功率放大器激发窄带信号，将激发的窄带信号加载到步骤2中的监测路径中的某一个激励端的压电元件i_m上，在待测结构上产生超声导波，同时选定接收端的压电元件j_m接收超声导波信号，采集含绝热层粘接信息的超声导波回波信号；

步骤4：按照步骤3的方式完成剩余监测路径的信号采集，以绝热层粘接完好状态下采集到的超声导波回波信号作为基准信号E，将待检状态下采集到的超声导波回波信号作为监测信号记为E’；

步骤5：计算基准信号E与监测信号E’之间的信号差异作为层析成像的投影系数矩阵C(M×1)；

步骤6:根据代数迭代算法预设的迭代参数，按照路径数M进行一轮迭代，确定监测区域内每个网格的脱粘指数P⁽ⁿ⁾(Z×1)；

步骤7：将步骤6得到的脱粘指数P⁽ⁿ⁾代入TV正则化表达式，进入正则化求解迭代过程，达到迭代次数后输出为P⁽ⁿ⁾；

步骤8：计算P⁽ⁿ⁾与P^(n-1)是否满足重建算法预设的迭代终止条件，若满足进入步骤9，若不满足，将P⁽ⁿ⁾重新代入步骤6和步骤7进行下一轮迭代；

步骤9：将满足迭代终止条件的P⁽ⁿ⁾作为图像像素值，重建出最终诊断图像，对该待测结构上的绝热层脱粘损伤进行位置定位，对绝热层的粘接情况进行评估；

所述步骤6的代数迭代重建ART算法为

其中P是所重建的脱粘指数，上标n是迭代次数，下标j是对监测区域网格个数的索引，其中j＝1,2,…,Z；λ_ART是ART松弛因子；C是投影系数矩阵，是估计投影系数矩阵,ST是系统转换矩阵，i＝nmod M+1是对路径的索引，其中nmodM代表n除以M的余数。

2.根据权利要求1所述的基于稀疏阵列层析成像的绝热层脱粘损伤监测方法，其特征还在于：步骤3中所述窄带信号的带宽范围为300—700kHz。

3.根据权利要求1所述的基于稀疏阵列层析成像的绝热层脱粘损伤监测方法，其特征还在于：所述步骤5中的投影系数矩阵C由基准信号E和监测信号E’的信号能量差计算得到。

4.根据权利要求1所述的基于稀疏阵列层析成像的绝热层脱粘损伤监测方法，其特征还在于：所述步骤7的TV正则化公式为

其中P是所重建的脱粘指数，下标i是对迭代次数，其中i＝1,2,…,N_TV的索引，上标TV代表处于正则化迭代步骤；λ_TV是TV松弛因子；d_TV＝||P^(POCS)-P⁽ⁿ⁾||，P^(POCS)是对脱粘指数的先验约束；v_i是脱粘指数全变差的梯度方向。

5.根据权利要求4所述的基于稀疏阵列层析成像的绝热层脱粘损伤监测方法，其特征还在于：所述的v_i是脱粘指数全变差的梯度方向,公式为：

其中P^(TV)(M×Z)是处于正则化迭代步骤的脱粘指数，ε是一个预设的正数。