[发明专利]基于EMD广义相位排列熵对相近金属材料的鉴别方法

说明书

本发明属于金属材料超声波无损检测技术领域，具体涉及一种基于基于EMD广义相位排列熵对相近金属材料的鉴别方法，主要是通过金属材料预处理、采集超声原始信号、经验模态分解提取高频信号、确定出高频信号广义相位排列熵值比对即可完成辨识，本发明是将基于EMD广义相位排列熵算法的超声波无损检测技术首次应用于相近金属材料辨识领域，对检测金属材料无污染或损坏，快捷省时，辨识效果稳定，具有实际应用意义。

技术领域

本发明属于金属无损鉴别技术领域，特别涉及一种基于EMD广义相位排列熵对相近金属材料的鉴别方法。

背景技术

工业技术的发展与金属材料密不可分，现有矿产资源已经无法满足经济发展的需求，一些性质相似金属材料可以作为生产生活的替代品，但某些方面如军用、航天等领域对金属材料的特殊需求，需要严格检测金属材料是否符合要求，故金属材料聚类识别越来越重要。

传统的金属材料辨识方法有物理辨识和化学辨识。其中,物理辨识是通过金属的宏观物理特征或者其在物理过程中表现出的微观特征进行的。常用的方法有感官辨识、断口辨识和火花辨识等。由于物理辨识方法简单、方便、易操作、现场性好并且分析精准度可从定性到半定量,对于一般的常用金属材料,这些方法已能满足要求,但还有-定的局限性,例如,有些辨识方法是有损的,且这些方法误差都比较大,有时不很准确。化学辨识是通过化学反应分析金属的组成成分来辨识是何种金属的方法。常用的化学成分分析方法有滴定分析方法、重量分析法和容量分析法等。化学辨识方法不能在线分析、较复杂且有损。对于实际中的贵重金属材料或珍贵金属藏品的防伪辨识,这些方法显然很不合适。

超声检测系统得到的回波信号中不仅携带材料内部及表面结构的丰富信息，也可表征金属材料的微观组织结构。故使用超声无损检测，基于EMD广义相位排列熵算法提取金属材料的特征作为标签，用于快速辨识。

发明内容

为了克服现有技术所存在的不足，本发明提供了一种基于EMD广义相位排列熵对相近金属材料的鉴别方法，能够快速地对不同的金属材料进行鉴别，实现金属材料的无损鉴别。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的基于EMD广义相位排列熵对相近金属材料的鉴别方法，由以下步骤组成：

(1)采集时域信号

将收发探头与脉冲接收/发射仪连接，加入耦合剂置于参考金属材料的表面，超声探头发射脉冲信号，通过与脉冲接收/发射仪连接的示波器对该收发探头接收的回波信号进行采样，经多次采样并取平均值，得到参考金属材料的时域波形；

(2)提取特征分量

利用经验模态分解法对步骤(1)所采集的参考金属材料的时域波形X(t)依次分解，再用广义相位排列熵算法计算得到参考金属材料的回波信号的特征分量熵值g_q,δ；所述广义相位排列熵算法公式为：

其中，v代表参考金属材料提取的特征信号中数据序列的位置，P_V代表参考金属材料提取的特征信号数据序列中出现相同位置序列的概率；q代表放大金属材料特征信号中出现相同位置概率的值，δ代表指数倍的放大金属材料特征信号中出现相同位置概率的值，R代表放大提取的特征信号数据序列的相同位置概率可选取的实数值,R∈(0，1]；

(3)提取待检测材料的特征分量

用步骤(1)和步骤(2)相同的方法提取出待检测材料的回波信号的特征分量熵值；

(4)特征分量比较

将步骤(3)所得到的待检测材料的回波信号的特征分量熵值与步骤(2)的参考金属材料的回波信号的特征分量熵值进行比较，若两者一致，则待测材料与参考金属材料同质，完成辨识；否则，进行步骤(五)；

(五)重复比对