[发明专利]基于Burg算法的自回归谱外推技术提高TOFD检测纵向分辨率的方法

权利要求书

1.一种基于Burg算法的自回归谱外推技术提高TOFD检测纵向分辨率的方法，其特征是：以系统脉冲信号的-6dB频带宽度为基准，选取该频带范围内的缺陷信号，利用Burg算法估计该频带范围外的缺陷信号，从而拓宽频带宽度，提高缺陷检测的纵向分辨率，实现缺陷高度定量，所述方法的测量步骤如下：

(a)首先对被检工件进行TOFD检测D扫描，初步确定缺陷位置，根据缺陷深度信息选择合适的探头频率、探头角度，并调整探头中心间距、时间窗口范围、检测灵敏度、脉冲重复频率和扫查增量等参数；

(b)根据步骤(a)中确定的TOFD检测参数对被检工件内的目标缺陷进行B扫描，并存储B扫描图像，通过TOFD分析软件将B扫描图像中抛物线顶点处的A扫描信号y(t)导出；

(c)利用与被检工件材质相同的对比试块，得到其底面反射回波信号，将其作为系统脉冲信号，即自回归谱外推处理的参考信号h(t)，对检测信号y(t)和参考信号h(t)分别进行傅里叶变换，利用检测信号y(t)的频域表达式Y(ω)直接除以系统脉冲信号h(t)的频域表达式H(ω)，获得缺陷的估计信号X(ω)，即

X(ω)=~Y(ω)H(ω)=Y(ω)H*(ω)|H(ω)|2---(1)]]>

式中H^*(ω)是H(ω)的共轭复数；

(d)根据系统脉冲信号频谱最大幅值下降6dB所确定的频带窗口[ω_L,ω_H]，获得与该窗口对应的数据范围[i_L,i_H]，选取该数据范围内的缺陷信号X(ω)作为参考模型，利用最终预测误差准则确定模型阶数p，使用Burg算法求得自回归谱外推系数a_k；

(e)分别利用前向预测公式(2)和后向预测公式(3)估计出i>i_H和i<i_L范围内的X_i(ω)估计值，

X~i(ω)=-Σk=1pakXi-k(ω),i>iH---(2)]]>

X~i(ω)=-Σk=1pak*Xi-k(ω),i<iL---(3)]]>

式中为外推值，是自回归谱外推系数的共轭复数；

(f)将频带窗口[ω_L,ω_H]外的数据和频带窗口内的数据相结合，得到缺陷信号频谱对缺陷信号频谱进行傅里叶逆变换，得到其时域信号读取缺陷上下端衍射波信号的时间差Δt，根据公式(4)，即可计算得到缺陷的高度h，

h=12(c2(t+Δt)2-4S2-c2t2-4S2)---(4)]]>

式中，c为被检工件纵波声速，S为探头中心间距一半，t为缺陷上端衍射波传播时间，Δt为缺陷上下端衍射波传播时间差。