[发明专利]一种基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法

权利要求书

1.一种基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按照常规方法采集标准金属试样和待识别金属试样的时域信号；

(2)取标准金属试样的时域信号，对其进行归一化处理，之后进行快速傅里叶变换，得到标准频谱，并确定出每个标准信号对应的幅度均方根值P_i和所有标准信号求得的幅度均方根值P_v，得到每个标准信号的幅度均方根比值；

(3)基于高斯分布来模拟信号采集中的分布情况，将阈值Δ设定为若干个标准信号幅度均方根比值的均值加上2～5倍的标准差；

(4)按照步骤(2)的方法计算出各个待识别信号的幅度均方根值与所有标准信号的均值求得的幅度均方根的比值，记为U_i；

(5)将待识别信号的幅度均方根比值U_i与步骤(3)的阈值Δ进行比较，若U_i≤Δ，为同种材料；若U_i＞Δ，为异种材料，则实现基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法。

2.根据权利要求1所述的基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：

(2.1)取标准金属试样的时域信号后，利用式(1)对其作归一化处理：

(2.2)将归一化处理的标准信号进行快速傅里叶变换得到各自的频谱A_f，同时求出所有标准信号的均值A_v，利用式(2)对频谱做计算，得到每个标准信号的幅度均方根值，记为P_i：

(2.3)利用该式(2)计算出所有标准信号的均值A_v对应的幅度均方根值P_v；

(2.4)利用(3)式计算各个标准信号的幅度均方根值P_i与所有标准信号的均值求得的幅度均方根值P_v的比值，得到每个标准信号的幅度均方根比值：

其中，P_i表示第i个标准信号的幅度均方根值，P_v为标准信号的均值求得的幅度均方根值，N为每个标准信号采集的数据点个数；

(2.5)将求得的各个标准信号的幅度均方根值P_i与所有标准信号的均值求得的幅度均方根值P_v的比值F_i，即幅度均方根比值作为每个标准信号的特征量。

3.根据权利要求2所述的基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

基于高斯分布来模拟信号采集中的分布情况，根据下式(4)计算出标准信号的阈值Δ，具体为：

其中，m为标准信号的个数，为m个标准信号幅度均方根比值的均值，为m个信号幅度均方根比值的标准差。

4.根据权利要求3所述的基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，若某一次信号相对于总体信号差异过大，则将幅度均方根比值在阈值外的信号剔除，舍掉此次信号后重新计算标准信号的阈值Δ。

5.根据权利要求1所述的基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)采集标准金属试样和待识别金属试样的时域信号的条件为：超声波收/发探头的中心频率为5-6MHz、晶片直径为10mm；超声波脉冲发射/接收仪脉冲重复频为100Hz、脉冲电压为100V、增益为+8dB；数字示波器采样频率为5GS/s、采样时间为20μs、采样平均次数为2000次。

6.根据权利要求1所述的基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，每采集一次信号，需要重新放置探头，探头可旋转的角度为[-10°，+10°]区间。

7.根据权利要求1所述的基于幅度均方根值的高斯分布识别金属材料的方法，其特征在于，所述标准信号的采集次数3～20次，所述待识别信号的采集次数不少于3次。