一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法和裝置。該方法包括：接收設(shè)置在待測結(jié)構(gòu)上的n個(gè)壓電片采集的n個(gè)聲發(fā)射信號(hào)，其中n為大于或等于3的整數(shù)；對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理以得到反轉(zhuǎn)信號(hào)；提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)；根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行成像處理，以得到峰值像素點(diǎn)位置，作為待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源位置。本發(fā)明提供的一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法和裝置，通過虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，把聲發(fā)射信號(hào)中與單個(gè)壓電片相關(guān)的不確定的絕對(duì)波達(dá)時(shí)間轉(zhuǎn)換為與兩個(gè)壓電片相關(guān)的確定的波達(dá)時(shí)間差，便于實(shí)現(xiàn)高精度快速成像定位，無需確定聲發(fā)射信號(hào)的波達(dá)時(shí)間，無需校準(zhǔn)壓電傳感器性能，對(duì)先驗(yàn)數(shù)據(jù)依賴性低。
【專利說明】一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲發(fā)射信號(hào)處理技術(shù)，尤其涉及一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]聲發(fā)射又稱為應(yīng)力波發(fā)射，是材料或零部件受外力作用產(chǎn)生變形、斷裂或內(nèi)部應(yīng)力超過屈服極限而進(jìn)入不可逆的塑性變形階段，以瞬態(tài)彈性波形式釋放應(yīng)變能的現(xiàn)象。在內(nèi)部環(huán)境下，金屬結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展、復(fù)合材料中的纖維斷裂、界面破壞、纖維拉出等會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射，在外部環(huán)境下，結(jié)構(gòu)被撞擊誘發(fā)應(yīng)力波的現(xiàn)象也被歸類為聲發(fā)射。
[0003]隨著對(duì)結(jié)構(gòu)安全性和可靠性要求的日益提高，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測逐漸受到重視，它具有主動(dòng)和被動(dòng)兩種實(shí)現(xiàn)方式。聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)屬于被動(dòng)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法。該監(jiān)測技術(shù)由無損檢測中經(jīng)典的聲發(fā)射檢測技術(shù)發(fā)展而來，已廣泛地應(yīng)用在石油化工、電力工業(yè)、航天和航空工業(yè)等領(lǐng)域，其中，聲發(fā)射監(jiān)測的重要功能是確定聲發(fā)射源的位置，稱為源定位或聲發(fā)射定位。聲發(fā)射定位對(duì)于結(jié)構(gòu)損傷的實(shí)時(shí)監(jiān)測和撞擊后復(fù)合材料結(jié)構(gòu)狀態(tài)的評(píng)估具有十分重要的意義。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，聲發(fā)射的定位方法有很多種,例如,基于聲發(fā)射信號(hào)波達(dá)時(shí)間的聲發(fā)射幾何定位法、基于系統(tǒng)識(shí)別的聲反射定位方法和能量加權(quán)定位法。其中，基于聲發(fā)射信號(hào)波達(dá)時(shí)間的聲發(fā)射幾何定位法需要具體確定聲發(fā)射信號(hào)的波達(dá)時(shí)間，在實(shí)際應(yīng)用中，定位結(jié)果的準(zhǔn)確性容易受到環(huán)境噪聲、聲發(fā)射信號(hào)傳播中的頻散效應(yīng)、能量衰減和其它信號(hào)反射等因素影響；基于系統(tǒng)識(shí)別的聲反射定位方法需要事先確定模型參數(shù)，對(duì)先驗(yàn)數(shù)據(jù)依賴性較大；能量加權(quán)定位法在應(yīng)用前為了保證定位結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行傳感器性能校準(zhǔn)。
[0005]最近，研究者們基于時(shí)間反轉(zhuǎn)理論提出了多種聲發(fā)射定位方法，可分為兩種實(shí)現(xiàn)方式。第一種方式利用時(shí)間反轉(zhuǎn)的信號(hào)重構(gòu)過程來定位聲發(fā)射源，但在定位前要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)測量被測結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜；第二種方式通過時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦成像實(shí)現(xiàn)定位，在成像中需要針對(duì)各個(gè)像素點(diǎn)對(duì)所有聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦處理，計(jì)算量較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題，提供了一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法和裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
[0007]本發(fā)明提供了一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法，包括:
[0008]接收設(shè)置在待測結(jié)構(gòu)上的η個(gè)壓電片采集的η個(gè)聲發(fā)射信號(hào)，其中，η為大于或等于3的整數(shù)；
[0009]對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，以得到反轉(zhuǎn)信號(hào)；
[0010]提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)；
[0011]根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行成像處理，以得到峰值像素點(diǎn)位置，作為所述待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源位置。
[0012]本發(fā)明提供了一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像裝置，包括:
[0013]信號(hào)接收模塊，用于接收設(shè)置在待測結(jié)構(gòu)上的η個(gè)壓電片采集的η個(gè)聲發(fā)射信號(hào)，其中，η為大于或等于3的整數(shù)；
[0014]信號(hào)反轉(zhuǎn)模塊，用于對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，以得到反轉(zhuǎn)信號(hào);
[0015]包絡(luò)線提取模塊，用于提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)；
[0016]信號(hào)成像模塊，用于根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行成像處理，以得到峰值像素點(diǎn)位置，作為所述待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源位置。
[0017]本發(fā)明提供的一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法和裝置，通過虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，具有如下技術(shù)效果:(I)可對(duì)結(jié)構(gòu)損傷和外部撞擊引起的聲發(fā)射事件進(jìn)行被動(dòng)成像定位，而無需具體確定聲發(fā)射信號(hào)的波達(dá)時(shí)間，便于實(shí)現(xiàn)；(2)把聲發(fā)射信號(hào)中與單個(gè)壓電片相關(guān)的不確定的絕對(duì)波達(dá)時(shí)間，轉(zhuǎn)換為與兩個(gè)壓電片相關(guān)的確定的波達(dá)時(shí)間差，便于實(shí)現(xiàn)高精度快速成像定位；(3)無需校準(zhǔn)壓電傳感器性能，對(duì)先驗(yàn)數(shù)據(jù)依賴性低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法的流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3(a)為本發(fā)明實(shí)施例三碳纖維復(fù)合材料板上的壓電片和沖擊源的分布示意圖；
[0022]圖3(b)為本發(fā)明實(shí)施例三碳纖維復(fù)合材料板上的壓電片P5采集的聲發(fā)射信號(hào)V5 (t)的波形圖；
[0023]圖3(c)為本發(fā)明實(shí)施例三碳纖維復(fù)合材料板上的壓電片P6采集的聲發(fā)射信號(hào)V6 (t)的波形圖；
[0024]圖3(d)為本發(fā)明實(shí)施例三碳纖維復(fù)合材料板上的壓電片P5和P6采集的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理結(jié)果V56(t)的示意圖；
[0025]圖3(e)為本發(fā)明實(shí)施例三從虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理結(jié)果V56(t)中提取的Atl單模式窄帶信號(hào)的波形圖；
[0026]圖3(f)為本發(fā)明實(shí)施例三從虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理結(jié)果V56(t)中提取的Atl單模式窄帶信號(hào)包絡(luò)S56⑴的波形圖；
[0027]圖3(g)為本發(fā)明實(shí)施例三碳纖維復(fù)合材料板上沖擊引起的聲發(fā)射事件成像結(jié)果的不意圖；
[0028]圖4(a)為本發(fā)明實(shí)施例四鋁板上壓電片和斷鉛位置的分布示意圖；
[0029]圖4(b)為本發(fā)明實(shí)施例四鋁板上壓電片P2采集的聲發(fā)射信號(hào)V’2(t)的波形圖；
[0030]圖4(c)為本發(fā)明實(shí)施例四鋁板上壓電片P5采集的聲發(fā)射信號(hào)V’5(t)的波形圖；
[0031]圖4(d)為本發(fā)明實(shí)施例四鋁板上的壓電片己和匕采集的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理結(jié)果v’25(t)的示意圖；
[0032]圖4(e)為本發(fā)明實(shí)施例四從虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理結(jié)果V56(t)中提取的Atl單模式窄帶信號(hào)的示意圖；
[0033]圖4(f)為本發(fā)明實(shí)施例四從虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理V’25(t)中提取的Atl單模式窄帶信號(hào)包絡(luò)S’25(t)的波形圖；
[0034]圖4(g)為本發(fā)明實(shí)施例四鋁板上斷鉛引起的聲發(fā)射事件成像結(jié)果的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下將參照本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，通過實(shí)施方式清楚、完整地描述本發(fā)明的技術(shù)方案，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]參考圖1所不，為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法的流程圖，本實(shí)施例的技術(shù)方案適用于基于聲發(fā)射被動(dòng)成像方法對(duì)待測結(jié)構(gòu)進(jìn)行被動(dòng)監(jiān)測的情況。待測結(jié)構(gòu)可以為任意結(jié)構(gòu)的發(fā)生損傷而需要監(jiān)測的部件，典型的如易于產(chǎn)生疲勞裂紋的航空鋁板結(jié)構(gòu)或易于受到外部沖擊的航空復(fù)合材料，例如機(jī)翼板、結(jié)構(gòu)梁等。在監(jiān)測之前，可在待檢測結(jié)構(gòu)上設(shè)置壓電片陣列等能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。若待測結(jié)構(gòu)的部件產(chǎn)生損傷，則損傷部位會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射信號(hào)，從而被壓電片采集。壓電片采集到的聲發(fā)射信號(hào)可基于本實(shí)施例提供的基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法進(jìn)行處理，以識(shí)別損傷部位。該方法可以由基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像裝置來執(zhí)行，該裝置可以采用軟件和/或硬件的方式實(shí)現(xiàn)，配置在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行。
[0037]如圖1所示實(shí)施例一，該方法的步驟如下:
[0038]步驟110、接收設(shè)置在待測結(jié)構(gòu)上的η個(gè)壓電片采集的η個(gè)聲發(fā)射信號(hào)，其中，η為大于或等于3的整數(shù)；
[0039]所述η個(gè)壓電片會(huì)根據(jù)聲波信號(hào)的大小頻率發(fā)生振動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào),其分布在所述待測結(jié)構(gòu)中或設(shè)置在容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷的位置，其中，n ^ 3。
[0040]當(dāng)所述待測結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷而發(fā)出聲發(fā)射源彈性波信號(hào)，第i個(gè)壓電片采集聲發(fā)射信號(hào)Vi(t)，其中，i=l，2，…，n，所述壓電片采集的時(shí)間窗口長度為T，時(shí)間窗口長度應(yīng)滿足所有壓電片能完整采集聲發(fā)射信號(hào)。
[0041]該步驟基于壓電材料的壓電效應(yīng):將壓電片貼在待測結(jié)構(gòu)表面或嵌入待測結(jié)構(gòu)內(nèi)部，利用壓電片的壓電效應(yīng)靈敏感知聲發(fā)射信號(hào)，該聲發(fā)射信號(hào)的初始來源是待測結(jié)構(gòu)因?yàn)橥獠苛α渴┘幼饔昧虼郎y結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋而其損傷部位發(fā)生的聲發(fā)射源信號(hào)，從而再通過對(duì)壓電片采集的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源的定位檢測。
[0042]步驟120、對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，以得到反轉(zhuǎn)信號(hào)；
[0043]上述步驟中，虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理是將一個(gè)壓電片采集的聲發(fā)射信號(hào)處理之后疊加至另一壓電片采集的聲發(fā)射信號(hào)上，獲取該兩個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)的相對(duì)特征參數(shù)，從而避免對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的絕對(duì)特征參數(shù)的求取或確認(rèn)。此類處理的具體手段有多種，以下提供一種優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式:
[0044]把步驟110中第i個(gè)壓電片采集的聲發(fā)射信號(hào)Vi (t)進(jìn)行時(shí)域反轉(zhuǎn)，得到所述第i個(gè)壓電片的時(shí)域反轉(zhuǎn)聲發(fā)射信號(hào)Vi (T-t)，其中，i=l，2，…，n，T為上述的采集時(shí)間窗口長度；
[0045]將所述第i個(gè)壓電片的時(shí)域反轉(zhuǎn)聲發(fā)射信號(hào)Vi (T-t)與第j個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)\(t)進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到所述第i個(gè)壓電片和所述第j個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)的反轉(zhuǎn)信號(hào)Vij (t)
[0046]ViJ(t)=Vi(T-t)?Vj(t)
[0047]其中@為卷積運(yùn)算符，j=l，2，…，η且i關(guān)j。所述反轉(zhuǎn)信號(hào)Vij (t)就是對(duì)應(yīng)于壓電片Pi和P」的聲發(fā)射信號(hào)的虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理結(jié)果。選擇所有任兩個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行類似處理，可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有壓電片的聲發(fā)射信號(hào)的虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理。
[0048]該步驟基于換元激勵(lì)和接收機(jī)制的物理時(shí)間反轉(zhuǎn)過程，對(duì)η個(gè)壓電片采集的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行時(shí)域反轉(zhuǎn)和卷積運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理。通過該虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理過程，把聲發(fā)射信號(hào)中與單個(gè)壓電片相關(guān)的不確定的絕對(duì)波達(dá)時(shí)間轉(zhuǎn)變?yōu)榕c兩個(gè)壓電片相關(guān)的確定的波達(dá)時(shí)間差，消除了無法確定聲發(fā)射源信號(hào)絕對(duì)傳播時(shí)間的隱患。
[0049]步驟130、提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)；
[0050]上述步驟中，反轉(zhuǎn)信號(hào)可以是多模式、單模式。而且，每個(gè)模式具有不同的幅頻響應(yīng)。在此優(yōu)選是針對(duì)單模式進(jìn)行檢測，目的在于簡化分析過程以及消除多模特性對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)的影響。具體執(zhí)行過程如下:
[0051]根據(jù)所述待測結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇并確定對(duì)應(yīng)的聲發(fā)射信號(hào)傳播的某一單模式，并利用所述單模式確定對(duì)應(yīng)的中心頻率；設(shè)定該中心頻率和相應(yīng)的頻率段，從所述反轉(zhuǎn)信號(hào)中提取單模式包絡(luò)線信號(hào)。中心頻率和頻率段是與各種模式對(duì)應(yīng)，可以通過經(jīng)驗(yàn)值預(yù)設(shè)。
[0052]通過上述操作，進(jìn)一步過濾獲得單模式的聲發(fā)射信號(hào)的反轉(zhuǎn)信號(hào)，能夠去除信號(hào)干擾，提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。從所述反轉(zhuǎn)信號(hào)，也就是所有壓電片聲發(fā)射信號(hào)的虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理結(jié)果中提取全部包絡(luò)線信號(hào)Sij (t) (i=l,2,..., n ；j=l,2,..., n ；i ^ j),該包絡(luò)線信號(hào)為單模式包絡(luò)線信號(hào)。
[0053]優(yōu)選地，步驟130中，提取的單模式包絡(luò)線信號(hào)一般為基本對(duì)稱模式(Stl)或反對(duì)稱模式(Atl)的窄帶Lamb波信號(hào)包絡(luò)。
[0054]該步驟基于對(duì)包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行分析可實(shí)現(xiàn)在噪聲信號(hào)中提取有用信號(hào)的特性，通過提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)中的包絡(luò)線信號(hào)來查找識(shí)別聲發(fā)射源發(fā)出的直達(dá)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)聲發(fā)射源的定位，具有無需校準(zhǔn)壓電傳感器性能，對(duì)先驗(yàn)數(shù)據(jù)依賴性低的優(yōu)點(diǎn)。
[0055]步驟140、根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行成像處理，以得到峰值像素點(diǎn)位置，作為所述待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源位置；
[0056]上述步驟中進(jìn)行成像處理的原因在于，通過步驟120?130的處理使得進(jìn)行聲發(fā)射被動(dòng)成像時(shí)無需具體確定各壓電片所接收聲發(fā)射信號(hào)的波達(dá)時(shí)間和僅需要所提取包絡(luò)線信號(hào)對(duì)應(yīng)的單模式在結(jié)構(gòu)中的傳播速度，不要求校準(zhǔn)各壓電片性能，對(duì)先驗(yàn)數(shù)據(jù)依賴性小，因此優(yōu)選成像處理。具體執(zhí)行方式如下:
[0057]把步驟130中提取的全部單模式包絡(luò)線信號(hào)按照如下像素值公式，計(jì)算所述待測結(jié)構(gòu)中各坐標(biāo)點(diǎn)的像素值:

【權(quán)利要求】
1.一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像方法，其特征在于，包括: 接收設(shè)置在待測結(jié)構(gòu)上的η個(gè)壓電片采集的η個(gè)聲發(fā)射信號(hào)，其中，η為大于或等于3的整數(shù)； 對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，以得到反轉(zhuǎn)信號(hào)； 提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)； 根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行成像處理，以得到峰值像素點(diǎn)位置，作為所述待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，以得到反轉(zhuǎn)信號(hào)，包括: 對(duì)第i個(gè)壓電片采集的聲發(fā)射信號(hào)Vi (t)進(jìn)行時(shí)域反轉(zhuǎn)，得到所述第i個(gè)壓電片的時(shí)域反轉(zhuǎn)聲發(fā)射信號(hào)Vi (T-t)，其中，i=l,2,…，n，T為所述壓電片的采集時(shí)間窗口長度； 將所述第i個(gè)壓電片的所述時(shí)域反轉(zhuǎn)聲發(fā)射信號(hào)Vi (T-t)與第j個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)\(t)進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到所述第i個(gè)壓電片和所述第j個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)的反轉(zhuǎn)信號(hào)Vij(t)，其中，j=l，2,…，η且j關(guān)i。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)包括: 根據(jù)所述待測結(jié)構(gòu)確定對(duì)應(yīng)的聲發(fā)射信號(hào)傳播模式，并根據(jù)所述模式確定對(duì)應(yīng)的中心頻率； 根據(jù)所述中心頻率和預(yù)設(shè)頻率段，從所述反轉(zhuǎn)信號(hào)中提取單模式包絡(luò)線信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述單模式包括基本對(duì)稱模式或反對(duì)稱模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行成像處理，以得到峰值像素點(diǎn)位置，作為所述待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源位置包括: 根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)按照如下公式計(jì)算所述待測結(jié)構(gòu)中各坐標(biāo)點(diǎn)的像素值:
其中，E(x，y)為被測結(jié)構(gòu)中(x，y)坐標(biāo)點(diǎn)的像素值，Sij (t)為單模式包絡(luò)線信號(hào)，(X，y)為:
其中，(Xi, id和(\，Yj)分別為所述壓電片Pi和P」的坐標(biāo)值，Cg0為包絡(luò)線信號(hào)所對(duì)應(yīng)模式在所選中心頻率下的傳播速度； 將所述待測結(jié)構(gòu)中所有坐標(biāo)點(diǎn)的像素值進(jìn)行歸一化，得到成像結(jié)果，結(jié)果中像素值較大的亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)為聲發(fā)射源位置。
6.一種基于虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)的聲發(fā)射被動(dòng)成像裝置，其特征在于，包括: 信號(hào)接收模塊，用于接收設(shè)置在待測結(jié)構(gòu)上的η個(gè)壓電片采集的η個(gè)聲發(fā)射信號(hào)，其中，η為大于或等于3的整數(shù)； 信號(hào)反轉(zhuǎn)模塊，用于對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)處理，以得到反轉(zhuǎn)信號(hào)； 包絡(luò)線提取模塊，用于提取所述反轉(zhuǎn)信號(hào)的包絡(luò)線信號(hào)；信號(hào)成像模塊，用于根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)進(jìn)行成像處理，以得到峰值像素點(diǎn)位置，作為所述待測結(jié)構(gòu)的聲發(fā)射源位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)反轉(zhuǎn)模塊包括: 時(shí)域反轉(zhuǎn)單元，用于對(duì)第i個(gè)壓電片采集的聲發(fā)射信號(hào)Vi (t)進(jìn)行時(shí)域反轉(zhuǎn)，得到所述第i個(gè)壓電片的時(shí)域反轉(zhuǎn)聲發(fā)射信號(hào)Vi (T-t)，其中，i=l, 2，…，n, T為所述壓電片的采集時(shí)間窗口長度； 卷積計(jì)算單元，用于將所述第i個(gè)壓電片的所述時(shí)域反轉(zhuǎn)聲發(fā)射信號(hào)Vi (T-t)與第j個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)\(t)進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到所述第i個(gè)壓電片和所述第j個(gè)壓電片的聲發(fā)射信號(hào)的反轉(zhuǎn)信號(hào)Vij (t)，其中，j=l, 2，…，η且j古i。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述包絡(luò)線提取模塊包括: 中心頻率確定單元，用于根據(jù)所述待測結(jié)構(gòu)確定對(duì)應(yīng)的聲發(fā)射信號(hào)傳播模式，并根據(jù)所述模式確定對(duì)應(yīng)的中心頻率； 包絡(luò)線提取單元，用于根據(jù)所述中心頻率和預(yù)設(shè)頻率段，從所述反轉(zhuǎn)信號(hào)中提取單模式包絡(luò)線信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于:所述單模式包括基本對(duì)稱模式或反對(duì)稱模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)成像模塊具體用于: 根據(jù)所述包絡(luò)線信號(hào)按照如下公式計(jì)算所述待測結(jié)構(gòu)中各坐標(biāo)點(diǎn)的像素值:
其中，E(x，y)為被測結(jié)構(gòu)中(x，y)坐標(biāo)點(diǎn)的像素值，Sij (t)為單模式包絡(luò)線信號(hào)，(X，y)為:
其中，(Xi, id和(\，Yj)分別為所述壓電片Pi和P」的坐標(biāo)值，Cg0為包絡(luò)線信號(hào)所對(duì)應(yīng)模式在所選中心頻率下的傳播速度； 將所述待測結(jié)構(gòu)中所有坐標(biāo)點(diǎn)的像素值進(jìn)行歸一化，得到成像結(jié)果，結(jié)果中像素值較大的亮點(diǎn)對(duì)應(yīng)為聲發(fā)射源位置。
【文檔編號(hào)】G01N29/14GK104181235SQ201410147838
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】蔡建, 卿新林, 高麗敏 申請(qǐng)人:中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心, 中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司