[发明专利]弱超声导波信号的双混沌系统检测方法

说明书

本发明提供了一种弱超声导波信号的双混沌系统检测方法，其包括：确定目标信号，构造第一混沌系统并确定第一混沌系统阈值，构建第一混沌检测系统并识别目标信号幅值，确定考虑相位影响时的第一混沌系统阈值减小量，构造第二混沌系统并构建第二混沌检测系统，联合第一混沌检测系统进行目标信号的检测和定位，进行管道缺陷定量检测以确定管道缺陷的位置和大小。本发明利用双混沌检测系统，通过相位差快速、准确地检测出缺陷回波目标信号的发生时刻，节省求解资源，提高分析效率，同时对小缺陷或远距离的检测提供方向。

技术领域

本发明属于超声导波无损检测方法领域，特别是一种弱超声导波信号的双混沌系统检测方法。

背景技术

导波因其具有传播距离长、可同时检测管道表面和内部缺陷等优点，被认为在检测埋地管道、含包裹层管道中具有独特的优势，然而对于小缺陷或远距离缺陷检测，测试得到的缺陷回波往往十分微弱，甚至完全淹没在噪声信号中。

为了克服这一困难，研究人员利用混沌系统敏感性增强小缺陷来进行检测。然而，利用混沌检测系统进行的信号识别只能判定待检信号中是否含有缺陷回波，而无法判定缺陷回波的出现时刻和大小，成为本领域内难以克服的困难，致使混沌检测方法在超声导波信号检测中的应用十分有限。

中国发明申请CN103323529A，本发明公开了一种利用改进型杜芬混沌系统识别斜裂纹管道超声导波的方法，有以下步骤：1)在管道的一侧端面激发超声导波信号，使超声导波遍历管道的所有位置；2)在激发端附近的接收端接收超声导波回波信号并记录超声导波管道中传播的时间历程曲线，其中超声导波回波信号包含端面回波信号、噪声信号和淹没在噪声中的斜裂纹缺陷信号；3)利用改进型杜芬混沌系统对超声导波回波信号进行检测与分析，提取并识别淹没在噪声中的斜裂纹缺陷信息，获得整个管道的斜裂纹缺陷情况。该方法虽然可以检测到弱的缺陷回波信号，却无法对信号的幅值和发生时刻进行定位，也就无法实现缺陷的定量分析。

中国发明申请CN 105954358B，本发明公开了一种TR与Duffing系统相结合的超声导波小缺陷定位检测方法，步骤如下：1)在管道的一端面激发超声导波信号，使超声导波遍历管道的所有位置；2)在激发端附近的另一端面接收超声导波回波信号并记录超声导波管道中传播的时间历程曲线；3)利用改进型杜芬混沌系统对超声导波回波信号进行检测与分析，提取并识别淹没在噪声中的小缺陷信息；4)将得到的带有小缺陷信息的信号进行时间反转后再进行二次激发；5)接收反转信号。该方法中混沌检测系统是一项辅助手段，用以判定检测信号中是否含有缺陷信号，以决定是否有进行时间反转检测的必要。

因此，为同时实现缺陷回波信号的检测、定量和定位技术，寻求一种弱超声导波信号的双混沌系统检测方法，来解决该领域中无法对缺陷信号进行定量分析的难题是十分迫切且必要的。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的缺陷，提出一种弱超声导波信号的双混沌系统检测方法。该方法包括确定目标信号，构造第一混沌系统并确定第一混沌系统阈值，构建第一混沌检测系统并识别目标信号幅值，确定考虑相位影响时的第一混沌系统阈值减小量，构造第二混沌系统并构建第二混沌检测系统，进行目标信号的检测和定位，进行管道缺陷定量检测以确定管道缺陷的位置和大小。本发明利用双混沌检测系统，通过相位差补偿快速、准确地检测出缺陷回波目标信号的发生时刻，节省了求解资源，提高了分析效率，同时对小缺陷或远距离的检测提供了方向。

本发明提供一种弱超声导波信号的双混沌系统检测方法，其包括以下步骤：

S1、确定目标信号：设目标信号为调制的单频信号s(t)；

S2、构造第一混沌系统并确定第一混沌系统阈值F_c1；

S21、以Duffing方程构造第一混沌系统：