[发明专利]一种巴克豪森信号随机性度量及转换方法

说明书

本发明公开了一种巴克豪森信号随机性度量及转换方法，包括以下步骤：S1：确定信号特征的原始特征样本空间；S2：计算原始特征样本空间的特征概率分布空间；S3：重建原始特征样本空间；S4：将原始特征样本空间和重构特征样本空间均输入到预测模型中进行预测；S5：比较预测结果，得到区间指标，并作为巴克豪森信号随机性度量结果；S6：对选定区间指标的巴克豪森信号添加有序量化噪声，完成对巴克豪森信号随机性的转换。本发明涉及对巴克豪森信号这种无损检测技术进行随机性度量及转换的方法研究，借助于贝叶斯不确定度分析完成，对深入理解巴克豪森信号的内在随机特性有很大帮助，同时经过概率转换使不同状态下的特征更具区分度。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及一种巴克豪森信号随机性度量及转换方法。

背景技术

机械设备的主要材料构成为铁磁金属材料，在航空、航天、车辆、造船和原子能等尖端工业部门应用广泛。这些设备在长期的服役过程中，常由于受到重复载荷而产生疲劳，导致突然断裂失效，造成灾难性的事故。由疲劳导致的结构失效占机械破坏的50％～90％，往往具有突发性和灾变性，疲劳断裂是工程结构和装备安全运行的最致命杀手之一。

在役金属材料的疲劳失效过程大致可以概括为早期力学性能退化阶段、损伤的起始阶段、疲劳累积和断裂失效阶段，其中第一、二阶段占整个寿命周期的80％～90％，也是最难进行探测和评估的阶段。目前，常用的无损检测技术如超声波检测、射线检测、涡流检测和磁粉检测等，主要用于对已形成的宏观缺陷探测，研究和应用相对成熟，而对于未形成缺陷前材料性能的逐步衰退，积累产生疲劳损伤的无损检测与评价技术，无论是研究还是应用均较少，是该领域的难点。

磁巴克豪森噪声技术作为一种新的无损检测技术，可实现对铁磁性材料早期性能退化及维损伤的检测和评估，能够在材料使用早期确定材料表面应力状态、疲劳损伤状况及微观组织变化特性，为重要设备或构建的安全评价和剩余寿命评估提供可靠依据。

巴克豪森信号特征提取极容易受到其随机性的影响，目前许多文献都围绕着抑制信号随机性的影响而展开，致力于提出更具鲁棒性的特征。现有特征提取方法的不足：许多新特征缺乏通用性和灵活性，如硬度预测实验中提取的有关巴克豪森信号的一些新特征在应力实验中的作用并不理想；另外，许多新特征在实际应用中并不总是优于常规特征。因此，探究信号本身随机性的内在规律就尤其重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决巴克豪森信号随机性度量及转换的问题，提出了一种巴克豪森信号随机性度量及转换方法。

本发明的技术方案是：一种巴克豪森信号随机性度量及转换方法包括以下步骤：

S1：确定巴克豪森信号特征的原始特征样本空间X；

S2：计算原始特征样本空间X在整个疲劳寿命周期下的特征概率分布空间P；

S3：在特征概率分布空间P中，重建原始特征样本空间X，得到第一重构特征样本空间X_s1、第二重构特征样本空间X_s2和第三重构特征样本空间X_s3；

S4：将原始特征样本空间X、第一重构特征样本空间X_s1、第二重构特征样本空间X_s2和第三重构特征样本空间X_s3均输入到预测模型中进行预测，分别得到其预测结果；

S5：比较原始特征样本空间X、第一重构特征样本空间X_s1、第二重构特征样本空间X_s2和第三重构特征样本空间X_s3的预测结果，得到区间指标，并作为巴克豪森信号随机性度量结果；

S6：对选定区间指标的巴克豪森信号添加有序量化噪声，完成对巴克豪森信号随机性的转换。

本发明的有益效果是：