[发明专利]一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法

权利要求书

1.一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法，所述方法包括以下步骤：

S100：于被测结构表面布置压电传感器阵列, 压电传感器阵列的阵元依次激励全频带信号，同时其余阵元采集所述被测结构的响应信号，设激励阵元的坐标为，采集阵元的坐标为 ,下标和分别为激励阵元编号标识符和采集阵元编号标识符；

S200：根据所述响应信号，计算坐标位置的激励阵元、坐标位置的采集阵元构成的激励采集对的频率响应函数，其中，为角频率，为时间，并且，激励阵元和采集阵元组成一个激励采集对，传感器阵列中一个传感器作为激励阵元时，共计有个激励采集对，当所有传感器都轮流充当激励阵元时共计有个激励采集对, 频率响应函数根据下式求得：

，

其中，为角频率，和分别为响应信号和激励信号的频域表达；

S300：根据坐标位置的激励阵元到坐标位置的焦点的距离和设定在时刻聚焦的窄带信号，构造频散预补偿信号,被测结构表面划分成像矩形网格，每个网格代表一个像素点，每个网格的中心作为相控阵聚焦的焦点，坐标为,所述的聚焦的窄带信号为：

其中，为时间，表示对时间的一阶微分，为单位阶跃函数，为自然对数，为虚数单位，和分别为调质频率和中心频率，为设定的聚焦时刻，根据检测区域的大小设定, 基于所述聚焦的窄带信号，所述的频散预补偿信号为：

，

其中，为自然对数，为虚数单位，波数是角频率的函数，波数随着角频率的变化而变化，单位为；

S400：将所述频散预补偿信号与所述频率响应函数在频域相乘，得到频域预补偿响应信号；

S500：根据坐标位置的采集阵元到坐标位置的焦点的距离，对所述频域预补偿响应信号频散后补偿，得到频域频散后补偿信号，再重复步骤S300至S500，直至遍历所有传感器激励采集对，所述的频散后补偿信号通过下式计算得到：

其中，为自然对数，为虚数单位，波数是角频率的函数，波数随着角频率的变化而变化，单位为；

S600：将所述所有传感器激励采集对的时域频散后补偿信号进行叠加，叠加后的信号在聚焦时刻的希尔伯特包络幅值作为坐标位置的焦点损伤程度指示，重复步骤S300至S600，直至所有焦点都被检测完, 所述的坐标位置的焦点的损伤程度指示值由下式计算得到：

，

其中，为希尔伯特变换，表示第个阵元激励信号，表示第个阵元采集信号，为聚焦时刻；

S700：给所有像素点赋值进行损伤成像，每个像素点的值为对应焦点位置的损伤程度指示值；

其中，步骤S600中，所述的时域频散后补偿信号通过下式计算得到:

其中，为自然对数，为虚数单位，为角频率，表示对角频率的一阶微分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S100中，激励全频带信号为阶跃信号和线性调频信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的波数通过数值求解或实验获得。