[发明专利]基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法

权利要求书

1.基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立钢板的三维有限元仿真模型；

施加激励源于所述钢板上，产生兰姆波；

在完好钢板上设置采样点，并采集所述完好钢板上兰姆波的时域信号；

在钢板的原点处设置不同深度与半径的缺陷，并选择同样的采样点采集缺陷钢板上兰姆波的时域信号；

分析完好钢板的时域信号与缺陷钢板时域信号，得到兰姆波与缺陷共同作用时损失信号的时域信号；

通过泛谐波调频小波变换对损失信号的时域信号进行分析，得到损失信号的时频图，并对损失信号的时频图进行等高线处理，得到损失信号的等高线图；

通过分析不同缺陷时损失信号的等高线图，得到不同缺陷的损失信号强度。

2.如权利要求1所述的基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，采用楔形换能器作为激励源，提供具有周期及中心频率一定的激励信号，用于激发兰姆波信号。

3.如权利要求2所述的基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，所述楔形换能器的倾角由激励源的纵波波速与待激发兰姆波的相速度的比值获得，其计算公式为：

其中，c₀为楔状固体材料的纵波速度，c为板中待激发兰姆波模式的相速度。

4.如权利要求1所述的基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，在分析兰姆波与缺陷作用时，在钢板三维有限元仿真模型的四周设置无限元域匹配阻抗，并在无限元域的四周设置低反射边界。

5.如权利要求1所述的基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，在采集所述完好钢板上兰姆波的时域信号之前，对钢板的网格进行剖分，其中最大网格剖分尺寸为波长的波长其中c为波速，f为激励频率。

6.如权利要求1所述的基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，所述泛谐波调频小波变换公式具体如下：

其中，

z(τ)为兰姆波检测信号，为窗函数；和分别为采用傅立叶级数变换核的频率旋转算子和频率平移算子；A为傅立叶级数谐波次数；fm＝{fm₁,fm₂,...,fm_A}，a＝{a₁,a₂,...,a_A}和b＝{b₁,b₂,...,b_A}分别为谐波频率、正弦项系数和余弦项系数；ω为频率，t₀为中心时间，τ为时间变量；exp为指数函数。

7.如权利要求1所述的基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，采用所述泛谐波调频小波变换得到的时频图信号强度最高点处的波速与兰姆波群速度频散曲线的S0模态波速一致。

8.如权利要求7所述的基于泛谐波调频小波变换的钢板兰姆波缺陷检测方法，其特征在于，所述兰姆波S0模态时的损失信号强度与钢板缺陷关系为：

改变表面钢板缺陷的深度，保持缺陷半径不变，此时缺陷深度与S0模态的损失信号强度成正比；

保持缺陷深度不变，改变表面钢板缺陷的半径，此时缺陷半径与S0模态的损失信号强度成正比；

在钢板内设置缺陷，保持缺陷半径不变，此时缺陷深度与S0模态的损失信号强度成正比；

在钢板内设置缺陷，保持缺陷深度不变，此时缺陷半径与S0模态的损失信号强度成正比。