[发明专利]基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法

权利要求书

1.一种基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：布置水平平行线性传感器阵列，并设置钢锭模拟缺陷后采集互易性信号；

步骤2：对互易性信号进行预处理后定义信号差异系数，并对每一对经过预处理的互易性信号做相关性量化分析；

步骤3：从平行线性传感器阵列中每个上下侧传感器通过依次交互激励接收获得的多组多对互易性信号中获取每组中信号差异系数最大的一对，即互易性受损最大的一对信号，并将其对应的传感器连线，获得多组连线及对应交点；

步骤4：针对多组连线及对应交点采用聚类算法最终确定缺陷位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法，其特征在于，所述的步骤1中互易性信号的获取方法包括以下步骤：

步骤11：在带焊缝钢板的焊缝两侧对称布置水平平行线性传感器阵列，每侧各n个传感器，同侧每个传感器之间等间距布置；

步骤12：在合适的激励频率使上侧一个传感器i激励，下侧另一个传感器j接收，得到一组数据S_ij，交换上下传感器激励接收顺序，得到另一组数据S_ji，S_ij与S_ji构成一对互易性信号；

步骤13：使焊缝上侧传感器中的一个与焊缝下侧n个传感器依次交换激励接收顺序，可获得n对互易性信号；按上述方法轮流对焊缝上侧n个传感器与下侧各传感器进行互易性信号的获取，最终获得n×n对互易性信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法，其特征在于，所述的步骤2包括以下分步骤：

步骤21：利用MATLAB对互易性信号进行预处理，所述预处理包括滤波、小波降噪和归一化处理；

步骤22：求出每一对互易性信号的相关系数；

步骤23：根据每一对互易性信号的相关系数结果进一步求出对应的信号差异系数以判断信号的互易性所受到的损失。

4.根据权利要求3所述的一种基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法，其特征在于，所述的步骤22中的相关系数，其描述公式为：

式中，ρ_XY表示相关系数，用来表征两个信号之间的相似程度，即在时域图中两个信号的重合度，重合度越高则相关系数越大，Cov(X,Y)表示信号X和信号Y的协方差，D(X)表示信号X的方差，D(Y)表示信号Y的方差。

5.根据权利要求3所述的一种基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法，其特征在于，所述的步骤23中的信号差异系数，其描述公式为：

SDC_XY＝1-ρ_XY

式中，SDC_XY表示信号差异系数，信号差异系数越大则信号的互易性所受到的损失越大。

6.根据权利要求1所述的一种基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法，其特征在于，所述的步骤3具体包括：令焊缝上侧传感器中的一个与下侧各传感器轮流交换激励接收顺序，获得n对互易性信号，经过相关性量化分析后从中选取信号差异系数最大的一对，即互易性受损最大的一对信号，并将其对应的传感器连线；按上述处理轮流对焊缝上侧n个传感器与下侧各传感器进行互易性信号的获取及量化分析，最终获得n组传感器的连线及对应交点。

7.根据权利要求1所述的一种基于互易性受损的带焊缝钢板缺陷无基线检测及定位方法，其特征在于，所述的步骤4包括以下分步骤：

步骤41：多组连线及对应交点的区域即为缺陷可能存在的区域，利用MATLAB使用OPTICS算法产生交点的有序列表决策图；

步骤42：根据决策图判断类别数目，即缺陷数目并选取合适的邻域半径ε和最小领域点数MinPts进行聚类，得到对应的簇；

步骤43：利用MATLAB工具箱中的k-means算法针对簇获取聚类中心，所述聚类中心即缺陷的具体位置。