[发明专利]基于脉冲太赫兹技术的渗胶界面折射率粒子群优化方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲太赫兹技术的渗胶界面折射率粒子群优化方法，针对高孔隙率胶接结构的渗胶现象，根据膜间渗透理论优化原有太赫兹波传播仿真模型，提出基于渐变折射率模型的太赫兹传播仿真模型，实现了对渗胶界面的有效仿真，为渗胶界面的折射率检测和渗胶厚度分析提供理论基础；针对渗胶界面厚度难以有效计算的问题，粒子群优化算法对渐变折射率模型进行优化，利用优化后的渐变折射率模型可获取材料的渗胶厚度，达到对材料厚度各区域厚度估计及均匀性评估的目的；针对渗胶界面的粘接质量分析，可通过优化后的传播仿真模型获得的仿真波形与实际各区域波形进行相关系数计算获得各区域相关系数值，作为粘接质量评估的一个标准。

技术领域

本发明属于胶接结构渗胶界面无损检测领域，具体涉及一种基于脉冲太赫兹技术的渗胶界面折射率粒子群优化方法。

背景技术

随着胶接结构类型的日益增多，其应用已比较广泛。部分胶接结构材料孔隙率较大，对于孔隙率较高的材料如PMI材料，采用传统无损检测方法如超声、红外等技术有一定局限性，而太赫兹技术具有穿透性等优点，因此越来越多的高孔隙率材料采用太赫兹无损检测技术检测胶接质量及胶接均匀性。

但是在实际胶接过程中，容易出现胶层在胶接材料中的渗透现象，导致形成渐变界面，在太赫兹检测中，界面渐变导致了胶接界面折射率的差异，在胶接均匀性方面若采用单一折射率评价其厚度均匀性存在一定误差；由于渐变界面的产生，致使界面太赫兹回波脉宽变化，若存在脱粘等缺陷，缺陷回波信息将混杂在界面回波中，为检测带来一定难度。

现有的太赫兹传播仿真方法主要集中于各层材料厚度的检测，并未考虑到高孔隙率材料渗胶导致的太赫兹波形的变化，无法对胶接结构渗胶提供理论指导。因此，针对高孔隙率材料的渗胶厚度分析及粘接情况分析亟需一种合适的优化仿真方法。

发明内容

本发明的目的在于，提高渐变折射率结构的厚度检测精度和缺陷识别能力；将膜间渗透理论融合太赫兹传播仿真技术，优化太赫兹传播仿真模型，达到利用太赫兹传播仿真模型对致密性较低材料的胶层渗透问题进行分析，同时估算其渗胶厚度及折射率，为此，本发明提出了一种基于脉冲太赫兹技术的渗胶界面折射率粒子群优化仿真方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于脉冲太赫兹技术的渗胶界面折射率粒子群优化方法，包括以下步骤：

步骤一、配置太赫兹时域光谱系统为透射式检测方式，分别记录无样品状态下及放置检测样品状态下的太赫兹时域信号，获取检测样品高孔隙率材料及胶的光学参数；

步骤二、配置太赫兹时域光谱系统为反射式检测方式，利用反射式太赫兹时域光谱系统，采集调整至焦距处的金属板反射太赫兹频域信号，将其除以金属板反射率及镜头至金属板的空气相位延迟，获得仿真输入信号；

步骤三、利用反射式太赫兹时域光谱系统采集高孔隙率材料胶接结构的太赫兹时域信号，设置行列采集步长分别为M、N，获得M×N×T的太赫兹数据集合IM，T为数据长度；

步骤四、建立初始传播仿真模型：利用菲涅尔系数和电磁波传播方程，在频域上建立初始THz传播仿真模型；利用逆傅里叶变换将其转变为时域上的太赫兹传播仿真模型；

步骤五、设置渐变折射率模型初值：根据洛伦兹—洛伦茨理论获得初始理论渐变折射率层的曲线，在渐变折射率曲线上每隔相同距离选取一个折射率作为折射率初值；

步骤六、设置适应度函数：选取实际太赫兹检测集合IM中的某一区域的某典型太赫兹信号或平均信号W_m,n(t)，该处的仿真模拟太赫兹信号为E_R(t)，利用皮尔森相关系数作为两者适应度函数；

步骤七、粒子群算法优化仿真模型；