[发明专利]一种基于时间反演的无损检测系统及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于时间反演的无损检测系统及检测方法，包括以下步骤：步骤1：布置发射天线和接收天线；步骤2：发射激励信号，得传输函数矩阵，建立传输矩阵；步骤3：根据传输矩阵建立时间反演算子，分解时间反演算子得到特征向量的幅相信息，并作为回发激励；步骤4：回发时间反演信号，建立接收天线与观测点之间的格林函数，得到观测点的场信息；步骤5：进行分类聚焦成像，即可完成有损样本的缺陷位置成像；本发明通过对时间反演算子的特征值分析能有效提取缺陷信号的特征信息，利用时间反演信号分类法对多缺陷点进行有效分辨，且能获取超分辨率的缺陷成像伪谱；可用于介质材料的无损检测，无需直接接触介质材料，更不易损坏材料。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种基于时间反演的无损检测系统及检测方法。

背景技术

随着材料的发展，许多新型复合材料被提出，由于其高强度、耐用性和轻质性等优点，被广泛应用于航空航天、船舶工业等重要领域。然而在加工过程和使用中，这些复合材料可能出现剥离、裂纹、空隙等缺陷，显著影响其性能。为了直观地检测复合材料的缺陷，需要可靠的无损检测和缺陷成像，为设备的检测、评估与监测提供支撑，避免意外的突发故障。

目前，可用于复合材料无损检测的技术主要有超声波检测、声发射技术、涡流检测、红外热像仪、激光剪切散斑、X射线成像等。但是这些方法存在以下问题：1)信号经过多次反射、散射后，成像分辨率较低；2)测量信号难以科学的解释；3)检测成功度依赖于缺陷深度和尺寸，仅限于近表面的缺陷检测；4)需要借助耦合剂、外部荷载等，才能完成无损检测。目前，还没有能够在无需接触介质材料的情况下实现超分辨率的内部和外部无损检测方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提供一种可实现复合材料内部和外部缺陷无损检测的基于时间反演的无损检测系统及检测方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于时间反演的无损检测方法，包括以下步骤：

步骤1：在样本周围布置用于发射激励信号的发射天线和用于接收回发的时间反演信号的接收天线；

步骤2：发射天线发射激励信号，得到收发天线之间传输函数矩阵，根据传输函数矩阵建立传输矩阵；

步骤3：根据步骤2得到的传输矩阵建立时间反演算子，分解时间反演算子得到特征向量的幅相信息；

步骤4：回发时间反演信号，建立接收天线与观测点之间的格林函数，获取回发的散射中心，进而得到观测点的场信息；

步骤5：根据步骤4得到的观测点的场信息进行分类聚焦成像，即可完成有损样本的缺陷位置成像。

进一步的，所述步骤2中传输函数矩阵包括基准传输函数矩阵和有损传输函数矩阵；基准传输矩阵为采用无损样本得到的传输函数矩阵；在无损样本周围设置发射天线和接收天线，控制接收天线和发射天线的移动，测量收发天线之间的正向散射参数即可得到基准传输函数矩阵；将无损样本替换为有损样本，重复上述操作，即可建立有损传输函数矩阵。

进一步的，所述步骤2中建立传输矩阵的过程如下：

对传输矩阵函数进行数值计算，得到从发射天线到接收天线的信道映射，建立传输矩阵。

进一步的，所述步骤3中建立时间反演算子过程如下：

取传输矩阵的频域共轭建立时间反演算子；

对时间反演算子进行特征值分解，得到特征向量的幅相信息，并作为回发激励。

进一步的，所述步骤4中观测点的场获取过程如下：

将步骤3得到的特征向量回发，得到缺陷的信道特征值对应的散射中心即观测点的场信息。