[发明专利]一种用于提高检测精度的太赫兹脉冲回波定位方法

说明书

本公开揭示了一种用于提高检测精度的太赫兹脉冲回波定位方法，包括：构建太赫兹脉冲信号卷积模型；对太赫兹脉冲信号卷积模型离散化获得太赫兹脉冲信号离散卷积模型；根据太赫兹脉冲信号离散卷积模型构建稀疏字典；根据稀疏字典构建稀疏解卷积凸优化模型；通过谱投影梯度法求解稀疏解卷积凸优化模型并输出最优解；根据稀疏脉冲响应序列从干扰信号中分离太赫兹回波信号，实现太赫兹回波信号定位。本公开建立稀疏解卷积凸优化模型，使太赫兹回波信号实现在字典域的稀疏化投影，并将l₀范数非凸优化问题转化成l₁范数凸优化求解问题，从而恢复了原始脉冲响应序列，识别并分离高干扰下不同回波信号，实现回波的精确定位，提高太赫兹时域分辨率。

技术领域

本公开属于无损检测领域，具体涉及一种用于提高检测精度的太赫兹脉冲回波定位方法。

背景技术

目前，由于超快激光和高灵敏度探测器的逐渐发展，太赫兹技术逐步应用于无损检测、物质分析、生物医药等领域。在无损检测领域，相比于传统的超声检测、射线检测，太赫兹因其具有较好的时间和空间分辨率、低能性以及高穿透性受到了极大的关注，太赫兹无损检测是利用ps级太赫兹波在不同介质中的传播特性以及利用端面回波及缺陷回波等信息获得材料完整性评价的一种方法，可通过不同回波的到达时间(TOA)或飞行时间(TOF)提取待测样品的内部结构信息和光学参数信息。

但是，受太赫兹源功率的限制，产生的太赫兹信号强度较低，经过传播和样品反射后，回波信号信噪比不高；此外，由于太赫兹探测器具有一定的带宽，因样品较薄或存在缺陷造成的回波重叠、太赫兹波在界面间的多次反射、介质对波的吸收以及噪声等原因，造成太赫兹回波信号发生重叠或被噪声湮没，不同回波难以分离，时域分辨率降低，影响了检测精度。目前大多数研究均是从太赫兹装置入手(如激励源和探测器)，降低太赫兹脉宽和提高探测精度，最终提高太赫兹检测精度，而对于太赫兹回波信号定位和分离的方法研究较少。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种用于提高检测精度的太赫兹脉冲回波定位方法，基于信号卷积模型和脉冲响应序列的稀疏性先验，通过正则化稀疏求解，恢复原始脉冲响应序列，分离不同回波信息，实现回波的精确定位，提高太赫兹时域分辨率，从而提高检测精度。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种用于提高检测精度的太赫兹脉冲回波定位方法，包括如下步骤：

S100：构建太赫兹脉冲信号卷积模型；

S200：对所述太赫兹脉冲信号卷积模型离散化，获得太赫兹脉冲信号离散卷积模型；

S300：根据所述太赫兹脉冲信号离散卷积模型构建稀疏字典；

S400：根据所述稀疏字典构建稀疏解卷积凸优化模型；

S500：通过谱投影梯度法求解所述稀疏解卷积凸优化模型并输出最优解；

S600：根据所述稀疏脉冲响应序列从干扰信号中分离太赫兹回波信号，实现太赫兹回波信号定位。

优选的，步骤S100中，所述太赫兹脉冲信号卷积模型表示为：

其中，r(t)为反射太赫兹回波信号，i(t)为太赫兹入射脉冲信号，h(t)为样品单位脉冲响应，为卷积符号，t为延迟时间，e(t)为噪声项。

优选的，步骤S200中，所述太赫兹脉冲信号离散卷积模型表示为：