[发明专利]一种管道小缺陷轴向长度检测方法及其应用

权利要求书

1.一种管道小缺陷轴向长度检测方法及其应用，其特征在于，包括步骤：

在超声导波激励信号基础上选取幅值和相位信息，建立超声导波激励信号信息原子库，采用时频原子对原子库进行扩展，构建过完备原子库；

沿轴向对被检测缺陷管道施加超声导波激励信号，获得缺陷检测信号；

设置最大迭代次数k，在过完备原子库中选出缺陷检测信号的最匹配原子，将缺陷检测信号分解为在该最匹配原子上的分量以及剩余残差信号两部分，继续对剩余残差信号执行匹配和分解操作，直至达到最大迭代次数k；

将k次分解累积得到的最匹配原子上的分量作为缺陷前端反射信号，将第k次分解后的剩余残差信号作为缺陷后端反射信号，根据缺陷前端反射信号和缺陷后端反射信号两者的时间差和超声导波传播速度计算获得缺陷轴向长度。

2.如权利要求1所述的一种管道小缺陷轴向长度检测方法，其特征在于，采用野草算法来选出最匹配原子，具体包括步骤：

(1)定义初始种群，一定数目的野草以随机方式分布在N维空间；

(2)野草根据其适应性产生种子，父代野草种子个数与母体的适应度成如下线性关系：

其中，N_s为N维空间中每个杂草产生的种子数，f为当前适应度，f_min为最小适应度，f_max为最大适应度，S_max为最大可生成种子数，S_min为最小可生成种子数；

(3)以父代为均值，子代个体以正态分布方式扩散在N维空间中，迭代过程中，每一代的标准差变化规律如下：

其中，σ_iter为迭代标准差，iter为当前迭代次数，iter_max为最大迭代次数，σ_initial为初始标准差，σ_final为最终标准差，n为非线性指数；

(4)经过数代的繁殖后，当达到预先设定的最大种群数后，将父代和子代一起排列，按适应度大小淘汰个体，将适应度最高的个体作为最佳匹配原子。

3.如权利要求2所述的一种管道小缺陷轴向长度检测方法，其特征在于，在种群完成父代和子代的排序之后和进行个体淘汰之前，对排序个体进行基于微分策略的变异操作；

若个体变异后适应度大于变异前，则变异后个体得以保留，变异前的个体则被淘汰，否则，则保留变异前个体，淘汰变异后个体。

4.如权利要求3所述的一种管道小缺陷轴向长度检测方法，其特征在于，所述基于微分策略的变异操作的计算公式为：

v_i(t)＝x_b(t)+F[x_r2(t)-x_r3(t)]

其中，v_i(t)为个体基于微分策略变异操作函数，x_i(t)为迭代个体，x_b(t)为当前排序个体中适应度最大的个体，x_r2(t)和x_r3(t)为第t代中不同于x_i(t)且互不相同的随机个体。

5.如权利要求1所述的一种管道小缺陷轴向长度检测方法，其特征在于，原子库中原子表达式为：

||g||²＝∫|g(t)|²dt＝1

其中，g(t)为原子库中的原子函数，sgn(·)为阶跃函数，t为时间，A_i、θ_i分别为幅值和相位角，||g||²为原子库中所有原子的平方之和。