[发明专利]一种针对激光超声缺陷检测衍射回波信号的重构提取方法

说明书

本发明公开一种针对激光超声缺陷检测衍射回波信号的重构提取方法，首先输入待处理的激光超声缺陷检测衍射回波信号，依次进行作差和添加白噪声处理生成加噪信号；采用EMD法对加噪信号进行分解生成若干IMF分量，将IMF分量按频率高低排序，并计算各IMF分量的离散程度，根据离散程度分布和IMF分量关系选择相应IMF分量进行重构，获得重构信号；利用指数加权平均的方式对重构信号进行降噪，提取降噪后重构信号的极值点，选择一定数目且间隔一定长度的最大极值点并输出。保证有用信号不丢失；改善EMD的分解效果；避免有用信号被淹没在入射信号中；有效保留包含缺陷信息的有用信号，舍弃来自环境的高频噪声信号，达到有用信号准确输出和缺陷直观判断的目的。

技术领域

本发明属于激光超声检测技术领域，具体涉及一种针对激光超声缺陷检测衍射回波信号的重构提取方法。

背景技术

随着制造产业的迅速发展，人们对于产品的质量要求也越来越高，尤其是在航空、核能以及石化等战略领域，产品的服役环境相对来说更为恶劣，可靠性要求也更高，但是在产品的制造加工过程中，缺陷的产生往往是不可避免地，而缺陷的存在会极大影响产品的使用性能，降低产品的可靠性，缩短产品的服役寿命，带来极大的安全隐患，因此，利用激光超声检测技术对产品进行检测就显得极为重要。

激光超声检测技术的原理是利用激光辐射材料表面激发出超声波，如果材料存在缺陷，在超声波传播至缺陷时，便会与缺陷作用并发生衍射，从而产生缺陷衍射回波，当缺陷衍射回波传播到接收激光辐射的位置时，就会被接收激光所接收，最终完成激光超声缺陷检测衍射回波信号的接收。激光超声缺陷检测衍射回波信号内包含着能够反映缺陷信息的有用信号，但有用信号往往被其他噪声所掩盖，因此对激光超声缺陷检测衍射回波信号进行重构提取，获得其中包含缺陷信息的有用信号，是实现对缺陷准确判断的前提。

目前超声信号处理的方法主要包括小波变换、小波包变换以及经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，缩写EMD)。小波变换克服了传统傅里叶变换处理超声信号这种非平稳信号不理想的弊端，可以很好地从时域和频域来表征超声信号这种突变信号，但小波变换必须要选定合适的小波函数、分解层数、阈值函数以及阈值规则，很难保证处理结果的稳定性。小波包变换是在小波变换基础上的一个延伸，相比于小波变换来说，小波包变换不仅处理超声信号的低频部分，对高频部分也会做相应的处理，因此小波包变换可以很好的保留超声信号中的有用信号，但对于超声信号来说，噪声大多数都是高频噪声，因此没有必要单独对高频信号进行分析处理。EMD法可以根据非平稳信号自身的特征将其分解成一系列固有模态函数(IMF)，但在分解过程中，存在模态混叠和端点效应的问题，在重构信号时，很容易丢失有用信号。除上述方法外，还可以将小波变换或小波包变换与EMD法结合来处理超声信号，但这仅仅针对常规超声信号的分析处理，对激光超声缺陷检测衍射回波信号来说，其噪声除了来自环境的高频噪声外，还包含激光超声本身的低频入射信号，这也会淹没所需要的有用信号，因此在进行信号处理时，既需要考虑来自环境的高频噪声，也需要考虑本身的低频入射信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对激光超声检测技术的上述缺陷，提供一种针对激光超声缺陷检测衍射回波信号的重构提取方法，有效避免高幅值入射信号对EMD分解的影响，保证有用信号不丢失；有效克服EMD分解加噪信号时存在的端点效应，改善EMD的分解效果；最大程度的去除低幅低频的入射信号，避免有用信号被淹没在入射信号中；有效的保留包含缺陷信息的有用信号，舍弃来自环境的高频噪声信号，达到有用信号准确输出和缺陷直观判断的目的。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种针对激光超声缺陷检测衍射回波信号的重构提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：输入待处理的激光超声缺陷检测衍射回波信号，依次进行作差和添加白噪声处理，生成加噪信号；