[发明专利]一种基于传递函数的超声导波信号重构方法

说明书

本公开揭示了一种基于传递函数的超声导波信号重构方法，包括以下步骤：对超声导波检测系统施加某一阶跃信号ε(t)进行激励，并采集超声导波检测系统在阶跃信号ε(t)的激励下产生的阶跃响应信号r(t)；对所述阶跃响应信号r(t)进行傅里叶变换，获得频域阶跃响应信号R(ω)，并进一步获得用于表示阶跃信号ε(t)和阶跃响应信号r(t)之间传递关系的传递函数H(ω)；施加任意信号S(ω)对超声导波检测系统进行激励，将所述任意信号S(ω)与传递函数H(ω)在频域相乘，获得频域重构响应信号C(ω)，将所述频域重构响应信号C(ω)进行傅里叶反变换，即获得时域重构响应信号c(t)。

技术领域

本公开属于超声导波技术领域，具体涉及一种基于传递函数的超声导波信号重构方法。

背景技术

结构健康监测对于保障重大装备的安全平稳运行至关重要，能够降低设备的维护成本，不再受传统设备诊断的定时维护的策略所限制。同时，对于保证人民群众生命安全等具有重要意义。超声导波广泛应用于结构健康监测，如Lamb波，其具有传播距离远和衰减小的特点，同时对微小损伤也十分敏感，是导波监测中的一种重要工具。超声导波结构健康监测方式是一种主动式的健康监测方式，传统的健康监测为被动式的，因此，主动式超声导波结构健康监测具有重大的研究意义，是结构健康监测领域的一个重要发展方向。

在超声导波结构健康监测领域当中，往往需要激励各种周期和频率的信号来获取监测结构的内部特征，比如裂缝、分层、空洞和螺栓松动等。然而，不同的激励信号对于结构特征的反应能力是不同的，因此，如何快速确定何种激励信号对于结构特征提取为最优就显得尤为重要。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

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基于传递函数的超声导波信号重构方法，通过计算激励信号与响应信号之间的传递函数，能够实现超声导波检测系统中任意激励下响应信号的快速重构，避免了通常情况下需要反复通过实验去获取响应信号的繁琐步骤，同时降低了时间和人力成本，实现了目标实验信号的快速获取。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于传递函数的超声导波信号重构方法，包括如下步骤：

S100：对超声导波检测系统施加某一阶跃信号ε(t)进行激励，并采集超声导波检测系统在阶跃信号ε(t)的激励下产生的阶跃响应信号r(t)；

S200：对所述阶跃响应信号r(t)进行傅里叶变换，获得频域阶跃响应信号B(ω)，并进一步获得用于表示阶跃信号ε(t)和阶跃响应信号r(t)之间传递关系的传递函数H(ω)；

S300：施加任意信号S(ω)对超声导波检测系统进行激励，将所述任意信号S(ω)与传递函数H(ω)在频域相乘，获得频域重构响应信号C(ω)，将所述频域重构响应信号C(ω)进行傅里叶反变换，即获得时域重构响应信号c(t)。

优选的，步骤S200包括如下步骤：

S201：将频域阶跃响应信号R(ω)与角频率ω相乘，获得变换频率阶跃响应信号T(ω)；

S202：将所述变换频率阶跃响应T(ω)信号与单位虚数相乘，获得传递函数H(ω)。

优选的，所述变换频率阶跃响应信号T(ω)表示为：

其中，ω是角频率，e是自然对数符号，i是虚数单位，dt为时间t的一阶微分。

优选的，步骤202中，所述传递函数H(ω)表示为：

其中，Re(·)表示“·”的实部，Im(·)表示“·”的虚部。