[发明专利]一种新式超声导波检测方法

权利要求书

1.一种新式超声导波检测方法，其特征在于，包括有以下步骤，具体的：

(1)、基于非共振周期信号的多频参数激励实现对Lorenz方程的混沌控制，并根据导波信号构造Lorenz振子信号检测系统；

(2)计算在无信号输入情况下Lorenz振子信号检测系统随强迫激励信号幅值F变化的Lyapunov指数；

(3)将经Hanning窗调制的超声导波信号输入Lorenz振子信号检测系统，并计算输入超声导波信号后随强迫激励信号幅值F变化的Lyapunov指数；

(4)在输入标准超声导波信号前后系统对应的两个L1乘积小于0的区域，选择两个L1差值的绝对值最大时所对应的强迫激励信号幅值F的数值作为Lorenz振子信号检测系统的激励值；

(5)在检测物上激励超声导波信号，使得超声导波在检测物内部传播，最后通过接收器得到接收信号；

(6)将接收信号输入已选取了强迫策动力值的Lorenz振子信号检测系统中，若L1＜0，则检测物完好无损；若L1＞0，则检测物中含有缺陷；

其中，步骤(1)所述的基于非共振周期信号的多频参数激励实现对Lorenz方程实现混沌控制，并构造Lorenz振子信号检测系统具体如下：

a、选取Lorenz方程，如下式：

其中，σ、r、b是Lorenz振子的参数，设有待测导波信号s(t)，由于导波信号是由多个单音频加Hanning窗调制而成，这样的信号主瓣高，旁瓣迅速衰减，但信号本身含有多个频率，因此可将不含噪声的待检信号s(t)分解成不同频率谐波叠加的形式

b、将不含噪声的待测导波信号作为Lorenz振子激励项因子，并基于非共振的多频周期信号对Lorenz系统进行多频率参数激励，如式(2)所示：

其中，是控制系统运动状态的激励信号，F是激励幅值，是待测目标信号的表达式，即完成Lorenz振子信号检测系统的构造。

2.根据权利要求1所述的一种新式超声导波检测方法，其特征在于，所述的Lorenz振子信号检测系统的Lyapunov指数计算如下：

将(2)式表示的Lorenz振子信号检测系统构成以状态变量x、y、z、t的四维系统，在t＝0时刻，以x₀为中心，||δx(x₀,0)||为半径做一个四维空间，随着时间的演化，该四维空间形状不断改变，设t时刻该椭球面的第i个坐标轴方向的轴长为||δx_i(x₀,0)||，则所述的四维系统第i个Lyapunov指数为：

通过(3)式计算Lorenz振子信号检测系统的Lyapunov指数，根据Lorenz振子信号检测系统响应的最大Lyapunov指数L₁来进行系统状态的判定。

3.根据权利要求1所述的一种新式超声导波检测方法，其特征在于，步骤(3)所述的经Hanning窗调制的超声导波信号的中心频率为65～75kHz。

4.根据权利要求1所述的一种新式超声导波检测方法，其特征在于，步骤(3)所述的经Hanning窗调制的超声导波信号的表达式如下：

通过三角变换公式将式子(4)改写如下：

其中，n为选用的单音频数目，f_c为信号的中心频率；

若所述的被检信号为含噪声σ(t)的弱导波信号其表达式为：

将式(5)引入式(2)所示的基于多频激励Lorenz振子的导波信号检测系统中，此时多频激励Lorenz系统如式(6)表示：

如式(7)所示，噪声信号并不会改变参数激励幅值，而弱信号的输入会改变强迫激励策动力幅值，因此使得Lorenz振子运动状态发生改变，选择合适的激励幅值并根据表征混沌系统非平衡相变的Lyapunov指数最终检测出微弱多频信号