一種基于最遠(yuǎn)特征距離的擴(kuò)散焊缺陷識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種焊接界面缺陷的識別方法。特別是一種擴(kuò)散焊焊接界面缺陷 的識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 擴(kuò)散焊是在一種新型的固相連接方法，焊接時施加一定的溫度和壓力，通過待焊 表面原子相互擴(kuò)散來實現(xiàn)結(jié)合。這種焊接方法具有優(yōu)良的機(jī)械性能和組織結(jié)構(gòu)，可焊接相 互不溶解或在熔焊時會產(chǎn)生脆性金屬間化合物的異種材料，在航空和航天等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域 的應(yīng)用越來越廣泛。擴(kuò)散焊界面常會產(chǎn)生未焊合、弱接合、微小間隙等缺陷，嚴(yán)重影響了接 頭的機(jī)械性能。因此擴(kuò)散焊界面質(zhì)量的無損檢測，對保證焊接結(jié)構(gòu)的正常運行和使用壽命 具有重要的意義。
[0003] 擴(kuò)散焊超聲波檢測的一個難點是缺陷的尺寸非常小，遠(yuǎn)小于超聲波的波長，聲波 在缺陷處的反射十分微弱。另一個難點是檢測異種材料擴(kuò)散焊時，由于界面兩側(cè)材料聲阻 抗的差異，不僅缺陷會產(chǎn)生反射回波，焊接良好界面也會產(chǎn)生反射回波。缺陷波與界面反射 波混疊在一起，難于判斷。由于上述兩個難點的存在，使得常規(guī)超聲波難于檢測界面的缺 陷。
[0004] 申請?zhí)枮?00710144806.8的專利文件中公開了一種"異種材料擴(kuò)散焊界面缺陷的 自動識別方法"。公開了一種從異種材料擴(kuò)散焊界面采集超聲波信號，提取信號的幅度、幅 頻特性曲線擬合斜率及相頻特性曲線的相位等三個特征值并對其進(jìn)行歸一化處理，從異種 材料擴(kuò)散焊界面焊接良好區(qū)域、未焊合缺陷區(qū)域、弱接合缺陷區(qū)域、微小間隙缺陷區(qū)域分別 隨機(jī)抽取信號組成訓(xùn)練樣本和測試樣本，選用徑向基核函數(shù)作為核函數(shù)、采用網(wǎng)格搜索法 確定懲罰參數(shù)和核參數(shù)，運用最小二乘支持向量機(jī)技術(shù)構(gòu)建缺陷識別模型用于異種材料擴(kuò) 散焊界面缺陷的自動識別的技術(shù)方案。在構(gòu)造多分類識別模型時采用的是一對多法，該方 法學(xué)習(xí)時間長，效率低，存在決策盲區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠準(zhǔn)確判斷擴(kuò)散焊焊接界面質(zhì)量的基于最遠(yuǎn)特征 距離的擴(kuò)散焊缺陷識別方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0007] 步驟一:采用同一探頭采集擴(kuò)散焊未焊合缺陷、弱接合缺陷、微小間隙缺陷和焊接 良好界面四種超聲波信號樣本，每一種超聲波信號樣本的數(shù)量為η;
[0008] 步驟二:計算每個樣本的時頻幅度特征值和時頻相位特征值， m
[0009] 時頻幅度特征值CR為：G 'j = 1，l+l/fs，l+2/fs，…，m， Η
[0010] 其中Aj表示擬合斜率，1和m表示時間參數(shù)的范圍，匕表示超聲波檢測的采樣頻率； s 1 v m
[0011]時頻相位特征值 C<D 為：（:Φ: -一τζ. (?Σ(丨)(α，A.)_ .，i=u，u+s，u+ v-u + s mfs~is+\t：Tl· 2s，."，v，j = l，l+l/fs，l+2/fs，···，m，
[0012]其中0Pv表示尺度參數(shù)的范圍，3表示尺度參數(shù)的步長，Φ(&1，1^)表示時頻相位，a 表示尺度參數(shù)，b表示時間參數(shù)；
[0013] 步驟三:用符號表示樣本的特征值，CRE和Coe表示未焊合缺陷的時頻幅度特征值和 時頻相位特征值，C RF和C?F表示弱接合缺陷的時頻幅度特征值和時頻相位特征值，CRC和C? c 表示微小間隙缺陷的時頻幅度特征值和時頻相位特征值，CRH和C<m表示焊接良好界面的時 頻幅度特征值和時頻相位特征值；
[0014] 步驟四：對η個樣本的未焊合缺陷的時頻幅度特征值CREk按從小到大的順序進(jìn)行排 序，得到排序后的序列SCRE，k=l，2,…，η;
[0015] 對η個樣本的未焊合缺陷的時頻相位特征值CciEk按從小到大的順序進(jìn)行排序，得到 排序后的序列SC<DE，k= 1，2，…，n;
[0016] 對η個樣本的弱接合缺陷的時頻幅度特征值CRFk按從小到大的順序進(jìn)行排序，得到 排序后的序列SCRF，k=l，2，~，n;
[0017] 對n個樣本的弱接合缺陷的時頻相位特征值C<DFk按從小到大的順序進(jìn)行排序，得到 排序后的序列SC<DF，k= 1，2，…，n;
[0018] 對η個樣本的微小間隙缺陷的時頻幅度特征值CRCk按從小到大的順序進(jìn)行排序，得 到排序后的序列SCRG，k = 1，2，…，n;
[0019] 對n個樣本的微小間隙缺陷的時頻相位特征值Cock按從小到大的順序進(jìn)行排序，得 到排序后的序列SC<DG，k= 1，2，…，n;
[0020] 對η個樣本的焊接良好界面的時頻幅度特征值CRHk按從小到大的順序進(jìn)行排序，得 至1J排序后的序列SCRH，k= 1，2，…，n;
[0021] 對η個樣本的焊接良好界面的時頻相位特征值Co*按從小到大的順序進(jìn)行排序，得 到排序后的序列SC<DH，k= 1，2，…，n;
[0022] 步驟五:求η個樣本的（1)未焊合缺陷的時頻幅度特征值的中位數(shù)MCre; (2)未焊合 缺陷的時頻相位特征值的中位數(shù)MC?;(3)弱接合缺陷的時頻幅度特征值的中位數(shù)MCrf; (4) 弱接合缺陷的時頻相位特征值的中位數(shù)MC?F; (5)微小間隙缺陷的時頻幅度特征值的中位 數(shù)MCRC; (6)微小間隙缺陷的時頻相位特征值的中位數(shù)MGw; (7)焊接良好界面的時頻幅度特 征值的中位數(shù)MCrh ; (8)焊接良好界面的時頻相位特征值的中位數(shù)MC<m ;
[0023] 步驟六：以時頻幅度特征值為X軸，時頻相位特征值為y軸，在X軸和y軸組成的平面 內(nèi)標(biāo)出未焊合缺陷特征值中位數(shù)點E ( MCre，MC?e )、弱接合缺陷特征值中位數(shù)點F ( MCrf， MCw)、微小間隙缺陷特征值中位數(shù)點G(MCrc，MGw)和焊接良好界面特征值中位數(shù)點H(MCrh， MCoh),
[0024] 計算E點與F點、G點和Η點之間的特征距離dEF、dEG和d EH;
[0025] 計算E點與F點、G點和Η點的特征距離和dE;
[0026] 計算F點與G點和Η點之間的特征距離dFG和dFH;
[0027] 計算F點與E點、G點和Η點的特征距離和dF;
[0028] 計算G點與Η點之間的特征距離dGH;
[0029] 計算G點與E點、F點和Η點的特征距離和dG;
[0030] 計算Η點與E點、F點和G點的特征距離和dH;
[0031] 將dE、dF、dG和dH進(jìn)行排序，求出與其它三點特征距離最遠(yuǎn)的點，將其設(shè)定為I點，并 將其它三點重新設(shè)定為X，Y和Z點，坐標(biāo)表示為X(MCrx，MC<m)、Y(MC Ry，MC<dy)和Z(MCrz，MC<m);
[0032] 步驟七:計算X點與Y點和Z點之間的特征距離dXY和dxz;
[0033] 計算X點與Y點和Z的特征距離和dx;
[0034] 計算Y點與Z點之間的特征距離dYZ;
[0035] 計算Y點與X點和Z點的特征距離和dY;
[0036] 計算Z點與X點和Y的特征距離和dz;
[0037] 將dx、dY和dz進(jìn)行排序求出與其它兩點特征距離最遠(yuǎn)的點，將其設(shè)定為Π 點，其它 兩個點設(shè)定為m點和iv點，I點、π點、m點和iv點分別為類別I、類別π、類別m和類別iv的 特征值中位數(shù)點，類別I、類別π、類別m和類別iv為未焊合缺陷、弱接合缺陷、微小間隙缺 陷和焊接良好界面中的一種，由步驟六和步驟七的計算結(jié)果確定；
[0038] 步驟八:首先，以類別I的樣本為正樣本集，類別π、m和IV的樣本為負(fù)樣本集，構(gòu) 造第一支持向量機(jī)識別模型，用于將類別I識別出來;其次，以類別π樣本為正樣本集，類別 m和iv的樣本為負(fù)樣本集，構(gòu)造第二支持向量機(jī)識別模型，用于將類別π識別出來;最后， 以類別m的樣本為正樣本集，類別iv的樣本為負(fù)樣本集，構(gòu)造第三支持向量機(jī)識別模型，用 于識別類別m和類別iv。
[0039] 本發(fā)明還可以包括：
[0040] 1、步驟五具體包括：
[0041] (1)若η為奇數(shù)，= 其中 C吧年;表示SCRE序列中第字個數(shù)；
[0042] 若η為偶數(shù)= + 州>/2 ;其中:和^丨^分別表示SCRE序列中 第備和第1 + 1個數(shù)；
[0043] (2)若η為奇數(shù)，= <ΓΦ^ 5其中表示SCoe序列中第#個數(shù)； 2 2 -
[0044]