[发明专利]基于李雅普诺夫指数的超声导波定位缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声导波检测技术领域，特别涉及一种基于李雅普诺夫指数的超声导波定位缺陷的方法。

背景技术

近年来管道运输广泛应用于各个行业，是国民经济综合运输的重要组成部分之一，也是衡量一个国家的能源与运输业是否发达的主要标志。然而，由于环境影响以及人为破坏等因素造成的管道事故频发，造成严重的国家经济损失和人员伤亡。因此，对管道进行健康检测十分必要。利用超声导波检测方法已经成为长距离管线检测的重要方法，与传统超声波无损检测相比，超声导波具有检测速度快，检测范围广且无需去除覆盖层等优势。目前，检测精度和检测距离以及缺陷参数识别问题已成为超声导波检测技术的难点问题。

为了提高超声导波的检测灵敏度，国内外学者主要从以下三个方面进行优化：一、超声波在管道结构中的传播特性研究；二、超声导波的激发和接收装置研究；三、信号分析与缺陷特征提取。目前，国内外研究学者越来越重视对超声导波信号的分析和研究，并且发展了许多有效地方法。但这些方法大多是从信号本身的特性以及信噪比等基础上研究，大多采用降噪以及提高信噪比的方法，具有一定的难度。寻找新的弱信号检测方法成为亟待解决的一大热点问题。而混沌系统由于具有初值敏感性，同时对噪声信号有一定的免疫能力，成为强噪声下弱信号检测的新领域。然而，利用混沌系统的弱信号检测多以检测正弦、余弦信号为主；对超声导波信号的识别是近年来的新应用，仍处于理论探索阶段，对业内工作人员来说，主要难点在于灵敏检测系统的参数设定以及缺陷参数识别。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于李雅普诺夫指数的超声导波定位缺陷的方法，以对超声导波信号进行识别，并对不同损伤程度的缺陷进行定位，提高超声导波识别小缺陷的灵敏度。

本发明提供一种基于李雅普诺夫指数的超声导波定位缺陷的方法，包括以下步骤：

S1、基于杜芬方程构造杜芬振子信号检测系统，并计算随策动力F变化的李雅普诺夫指数；

S2、在检测物上通过发射器激励超声导波信号，使超声导波信号遍历检测物的所有位置，再通过接收器得到实测信号；

S3、构造窗函数，从所述实测信号中截取不同窗长度对应的截取信号，将所述各个截取信号输入杜芬振子信号检测系统，并分别计算输入截取信号后随策动力F变化的李雅普诺夫指数；

S4、确定李雅普诺夫指数改变量最大的窗长度所对应的截取信号，移动所述窗函数对其进行扫描，从而对检测物上的缺陷进行定位。

优选的，所述步骤S1中基于杜芬方程构造杜芬振子信号检测系统进一步包括：

S11、选取杜芬方程，并设有检测信号，其公式如下：

x··+kx·-x3+x5=Fcosωt+s‾(t)---(1)]]>

其中，k为阻尼比，ω为策动力角频率，（-x³+x⁵）为非线性恢复力项，为检测信号，Fcosωt为策动力项，F为策动力，且所述F满足当且仅当有超声导波信号输入杜芬方程时，所述杜芬振子信号检测系统发生变化；

S12、选取位移x和速度v将式（1）改写如下：