[发明专利]一种基于线性调频兰姆波的裂纹评价方法

权利要求书

1.一种基于线性调频兰姆波的裂纹评价方法，用于对板状结构材料的裂纹进行长度与宽度的评价，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，在需要检测的板状结构材料上粘贴两个压电换能器，一个所述压电换能器用于发射激励信号x(t)，该激励信号为线性调频信号，另一个所述压电换能器用来采集所述激励信号x(t)经过板状结构材料后形成的接收信号y(t)；

步骤S2，对所述激励信号x(t)和所述接收信号y(t)进行希尔伯特变换，得到所述激励信号x(t)的解析形式z_x(t)和所述接收信号y(t)的解析形式z_y(t)；

步骤S3，对所述激励信号x(t)的解析形式z_x(t)和所述接收信号y(t)的解析形式z_y(t)，进行互魏格纳分布计算，得到时频分布图；

步骤S4，对所述时频分布图进行重排平滑处理，得到重排平滑时频图；

步骤S5，利用Crazy-Climber算法对所述重排平滑时频图提取脊点，然后再利用脊线连接算法得到所述重排平滑时频图的各个兰姆波模式对应的脊线；

步骤S6，根据模式分离算法将所述各个兰姆波模式与无用分量分离开来，得到纯净的兰姆波模式，即对称性模式S₀和非对称性模式A₀；

步骤S7，根据所述对称性模式S₀和所述非对称性模式A₀，求出模式能量系数DI_E和模式能量比系数DI_ρ；

步骤S8，根据所述模式能量系数DI_E、所述模式能量比系数DI_ρ分别与裂纹长度、裂纹宽度的线形关系，得到所述裂纹长度和所述裂纹宽度。

2.根据权利要求1所述的基于线性调频兰姆波的裂纹评价方法，其特征在于：

其中，所述激励信号x(t)的具体表达式为：

式中，A为信号的振幅，B为线性调频信号的带宽，f₀为起始频率，t为时间变量，T为线性调频信号的持续时间，ω(t)为降余弦窗，具体表达式为：

3.根据权利要求1所述的基于线性调频兰姆波的裂纹评价方法，其特征在于：

其中，所述激励信号x(t)的解析形式z_x(t)和所述接收信号y(t)的解析形式z_y(t)，具体表达式为：

z_x(t)＝x(t)+j×H[x(t)]

z_y(t)＝y(t)+j×H[y(t)]

式中，z_x(t)为所述激励信号的解析信号，z_y(t)为所述接收信号的解析信号，H[x(t)]为所述激励信号x(t)的希尔伯特变换，具体表达式为：

式中，τ为变换因子，

H[y(t)]为所述接收信号y(t)的希尔伯特变换，具体表达式为：

4.根据权利要求1所述的基于线性调频兰姆波的裂纹评价方法，其特征在于：

其中，所述步骤S3中，所述互魏格纳分布的计算公式为：

式中，w为频域变量，为y分量时移后的解析信号，/为x分量时移后的共轭函数。

5.根据权利要求4所述基于线性调频兰姆波的裂纹评价方法，其特征在于：

其中，所述步骤S4中，所述时频分布图的各点坐标依次表示为(n,k),经过重排平滑处理，得到所述重排平滑时频图的对应的新坐标为计算公式为：

式中，a为所述时频分布图上的横轴坐标微元，b为所述时频分布图上的纵轴坐标微元，所述时频分布图的单位元在横坐标取值范围为在纵坐标取值范围为XWVD(n+a,k+b)为所述时频分布图上的点(n+a,k+b)的时频分布幅值。