[发明专利]一种基于频域分模态叠加损伤成像方法

摘要

本发明提供了一种基于频域分模态叠加损伤成像方法，包括S01采用多通道信号阵列换能器采集各向异性材料板结构中的损伤信号，将采集的时空域信号转换成为频率‑波数(f‑k)域信号；S02通过三维傅里叶变换，将频率‑波数(f‑k)域信号依据不同模态、不同传播方向在频率‑波数域中进行分离，得到n阶对称分模态和反对称分模态信号；S03对各分模态信号进行频散去除和偏斜角补偿；S04分别对步骤S03得到的各分模态进行总聚焦成像，再对各分模态进行相应的延时处理，最后对各分模态的总聚焦成像进行叠加；本发明可实现从微小尺度的早期损伤检测直至全面评价损伤特征，从而提高全域结构损伤的检测能力。

主权项

1.一种基于频域分模态叠加损伤成像方法，用于各向异性材料板结构，其特征在于，包括：S01采用多通道信号阵列换能器采集各向异性材料板结构中的损伤信号，将采集的时空域信号转换成为频率‑波数(f‑k)域信号；S02通过三维傅里叶变换，将频率‑波数(f‑k)域信号依据不同模态、不同传播方向在频率‑波数域中进行分离，得到n阶对称分模态和反对称分模态信号；S03对步骤S02得到的各个分模态信号进行频散去除，如下式，将频散关系在中心圆频率附近进行Taylor级数展开，取一阶线性近似项:式中，k是空间波数，ω_c为中心圆频率，c_p是相速度，c_g是群速度；根据各向异性材料板结构中的波数曲线对频散去除后的信号进行偏斜角补偿，所述偏斜角为：其中，波矢方向γ与群速度方向(能量传播方向θ)之间的夹角即为偏斜角β，dk为波数的增量，dγ为角度γ的增量；S04分别对步骤S03得到的各个分模态信号进行总聚焦成像，再对各分模态进行相应的延时处理，最后对各分模态的总聚焦成像进行叠加，叠加的公式如下式：式中，I(x,y)为叠加后的谱值，R_m(ω)为通过傅立叶变换后获得的散射信号的频谱，θ_s为扫描波束指向角，β_s为由式(2)确定的偏斜角，d_m(x，y)为结构中扫查点到各传感单元的距离，m为多通道信号传感装置中的第m通道，M为总通道数，ω为i列信号叠加后所对应的中心处的角频率，ω＝2πf,ω_f为信号叠加后的总的空间频率。