[发明专利]基于OVSF码的螺栓损伤超声波检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于OVSF码的螺栓损伤超声波检测方法，适用于具有多个输入端口和多个输出端口的超声波检测系统，每一所述输入端口对应多个螺栓，该多个螺栓分别对应不同的所述输出端口，其特征在于，该检测方法包括：

在发射端，根据输入端口的数量，选取相同数量的OVSF码，各所述OVSF码不同；分别利用各所述OVSF码对线性扫频正弦波进行时延调制，以获得与所述输入端口同等数量的检测信号；多个所述输入端口通过压电传感器同步向与其对应的螺栓发射所述检测信号，每一所述输入端口对应一所述检测信号；

在接收端，通过所述输出端口接收所述检测信号通过与该输出端口对应的螺栓后的输出信号；求取所述输出信号的起始接收时间，以所述起始接收时间为时间起点从所述输出信号截取与所述OVSF码的码长等份的信号分量，并依据所述信号分量和各螺栓对应的OVSF码重构所述检测信号经该螺栓后输出的信号；对重构的信号进行小波分析，根据小波分析获得的信号能量值判断该螺栓的损伤程度；

对于各所述输出端口，所述求取所述输出信号的起始接收时间具体包括：

构建一时域定时器；从所述输出端口接收到的所述输出信号截取一段信号，并将该段信号与所述时域定时器相乘获得乘积；将所述乘积分为与所述OVSF码的码长相同个等份；对所有所述等份进行时延，并将时延后的所有等份进行叠加获得叠加信号；计算所述叠加信号的信号能量，并将所述信号能量的峰值对应的时间点作为所述起始接收时间；

基于下式对所述线性扫频正弦波进行时延调制获得所述检测信号：

其中，x_n(t)表示第n个所述输入端口发射的检测信号，t表示时间，m表示码片序号，M表示单个OVSF码的码长，sw(t)表示线性扫频正弦波，表示第n个OVSF码的第m个码片，t₀表示sw(t)的信号长度；

各所述检测信号通过与其对应的螺栓后被对应的输出端口捕获，第q个输出端口接收到的输出信号y_q(t)为：

其中，x_n(t)表示第n个所述输入端口发射的检测信号，n表示输入端口序号，N表示输入端口的数量，表示卷积，h_nq(t)表示第n个输入端口到第q个输出端口之间的超声波信道响应函数；

第q个输出端口对应的所述时域定时器为：

其中，u_tmp(t)表示所述时域定时器，表示长度为t_s的矩形窗口序列，b_m表示所有输入端口对应的OVSF码的第m个码片值的和，m表示码片序号，M表示单个OVSF码的码长，t表示时间；

从第q个输出端口接收到的输出信号截取的一段信号为：

g_q(t)＝y_q(t)R_L(t-τ) (4)

其中，g_q(t)表示截取的一段信号，R_L(t)表示长度为L的矩形窗口序列，L＝M×t_s，M表示单个OVSF码的码长，t_s表示矩形窗口序列的长度，t表示时间，τ表示时间位移参数，通过求解该时间位移参数τ获得所述起始接收时间；

所述乘积为：

e_q(t)＝g_q(t)u_tmp(t-τ) (5)

其中，e_q(t)表示所述乘积，g_q(t)表示截取的一段信号，u_tmp(t)表示所述时域定时器，t表示时间，τ表示时间位移参数；

将所述乘积e_q(t)分为M个等份为：

其中，ed_qm(t)表示e_q(t)的第m份等份，1≤m≤M，M表示单个OVSF码的码长，表示长度为t_s的矩形窗口序列，t表示时间，τ表示时间位移参数，m表示码片序号；

所述对所有所述等份进行时延，并将时延后的所有等份进行叠加获得叠加信号具体为：对e_q(t)的所有等份进行时延，使其均分布在0至t_s的时间段内，并将0至t_s时间段内所有等份进行叠加；所述叠加信号为：

其中，p_q(t)表示所述叠加信号，M表示单个OVSF码的码长，m表示码片序号，ed_qm(t)表示e_q(t)的第m份等份，1≤m≤M；t_s表示矩形窗口序列的长度，t表示时间，τ表示时间位移参数；

基于下式计算所述叠加信号p_q(t)的信号能量o_q(τ)：

其中，t表示时间；

所述信号能量o_q(τ)的峰值对应的时间点为：

其中，表示第q个输出端口所获输出信号对应的所述起始接收时间；

所述以所述起始接收时间为时间起点从所述输出信号截取与所述OVSF码的码长等份的信号分量具体为：

其中，yd_qm(t)表示输出信号y_q(t)的第m份，1≤m≤M，M表示单个OVSF码的码长，表示第q个输出端口所获输出信号对应的所述起始接收时间，m表示码片序号，t_s表示矩形窗口序列的长度，t表示时间；

所述依据所述信号分量和各螺栓对应的OVSF码重构所述检测信号经该螺栓后输出的信号包括：

基于下式求经第i个输入端口和第q个输出端口对应的螺栓后输出的信号f_iq(t):

结合公式(1)、(2)、(10)以及第n个OVSF码和第i个OVSF码的内积对f_iq(t)进行简化得到最终的f_iq(t)为：

其中，M表示单个OVSF码的码长，m表示码片序号，yd_qm(t)表示输出信号y_q(t)的第m份,1≤m≤M；表示第i个OVSF码的第m个码片，sw(t)表示线性扫频正弦波，表示卷积，h_iq(t)表示第i个输入端口到第q个输出端口之间的超声波信道响应函数，t表示时间，表示第q个输出端口所获输出信号对应的所述起始接收时间，t_s表示矩形窗口序列的长度。