[发明专利]一种窄带Lamb波检测数据稀疏压缩优化重建方法

说明书

本发明公开了一种窄带Lamb波检测数据稀疏压缩优化重建方法，在待测材料检测区域两侧分别设置发射EMAT阵列和接收EMAT阵列，令发射阵列中的各个EMAT按照预设的顺序分别以窄带频率激发所需模态Lamb波，对侧接收阵列接收Lamb波，并对接收到的Lamb波检测信号进行窄带滤波处理，形成窄带Lamb波检测数据；得到检测数据后，经离散傅里叶变换，再采用教与学优化算法TLBO重构原始数据，最优化测量向量和恢复矩阵，并将低维测量向量传输到上位机；本发明解决了大面积板件电磁超声Lamb波层析成像数据量大、传输时间长导致检测效率低的问题，实现了快速、大比例和高质量的数据压缩和传输，为大面积板件Lamb波实时层析成像打下坚实基础，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属无损检测技术领域，涉及一种窄带Lamb波检测数据稀疏压缩优化重建方法。

背景技术

电磁超声Lamb波缺陷层析成像技术可以快速有效地获得缺陷的轮廓和尺寸等具体信息，为实施大面积板件的高质量层析成像，所使用EMAT的数量可达数十对，相应一发一收EMAT检测数据可达数百种组，且每帧波形需要进行多次Lamb波重复收发以进行降噪处理，因此，单次成像产生的Lamb波检测数据总量庞大，以每一帧波形含有500kB检测数据估算，则单次成像数据总量最高可达5GB以上。在对大面积板件实施扫查成像的过程中，为保证一定的扫查速度，单次成像通常需要在十几秒内完成，装置主机需要在该规定时间内将大量检测数据传输到上位机。然而，受到目前主流数采设备和上位机接口传输速度的限制，装置主机与上位机之间的实际数据传输速度通常低于50MB/s，这使得装置完成上述大量检测数据的传输所需的时间将大于102s，难以满足单次成像的时间要求。

上述问题是制约Lamb波层析成像技术发展及缺陷实时扫查成像的一个瓶颈问题。目前，缺少切实可行的用于层析成像的电磁超声Lamb波检测数据压缩重建方法，开发快速、大比例和高质量的电磁超声Lamb波检测数据压缩和重建方法，对于促进电磁超声Lamb波实时层析成像技术的发展具有重要意义。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种窄带Lamb波检测数据稀疏压缩优化重建方法，解决了大面积板件电磁超声Lamb波层析成像数据量大、传输时间长导致检测效率低的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种窄带Lamb波检测数据稀疏压缩优化重建方法，包括以下操作：

1)在待测材料检测区域两侧分别设置发射EMAT阵列和接收EMAT阵列；

2)发射阵列中的各个EMAT按照预设的顺序分别以窄带频率f_c激发所需模态Lamb波；对侧的接收阵列接收Lamb波，并对接收到的Lamb波检测信号进行窄带滤波处理，滤波中心频率同样为f_c，形成窄带Lamb波检测数据x(n)，其中n＝1,2，…，N，N为正整数；

3)利用离散傅里叶变换对窄带Lamb波检测数据进行分析，得到原始检测数据的稀疏表示及其稀疏度K，根据稀疏度K和原始数据长度N确定低维测量数的初始值M；其中，K、M为正整数；

4)采用高斯随机矩阵Φ测量原始数据向量x(n)，得到测量向量y(m)，高斯随机矩阵Φ的维度为M×N，测量向量的维度为低维测量数的初始值M，且M<<N，并得到恢复矩阵A；

5)根据测量向量和恢复矩阵，利用教与学优化算法TLBO重构窄带Lamb波原始检测数据向量，并计算出重构误差；

6)判断重构误差是否小于设定值，若是则进行步骤7；若不是判断该方法目前的迭代次数是否大于设定值，若是则进行步骤7，若不是对测量数M加1，并返回步骤4；

7)重构完成，提取此时的低维测量向量y(m)，并将其传输到上位机进行存储和处理。