本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種基于奇異超小波的三維機(jī)織復(fù)合材料超聲成像方法。

背景技術(shù)：

1、三維機(jī)織復(fù)合材料是一種前沿的復(fù)合材料，采用三維編織技術(shù)，由兩層或多層相同或不同材料通過(guò)鋪層層合壓制而成，不僅具備普通層合復(fù)合材料所具有的高比強(qiáng)度、高比剛度、耐腐蝕性和耐疲勞性等優(yōu)點(diǎn)，還由于其纖維在面外方向的分布，展現(xiàn)出卓越的面外力學(xué)性能，已在航空航天、汽車(chē)制造、船舶、風(fēng)電、核電以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。由于材料內(nèi)部機(jī)織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，對(duì)三維機(jī)織復(fù)合材料的損傷研究面臨諸多挑戰(zhàn)。因此，開(kāi)展對(duì)三維機(jī)織復(fù)合材料在使用過(guò)程中的性能測(cè)試、失效分析、損傷檢測(cè)及壽命預(yù)測(cè)具有重要意義。

2、目前，針對(duì)復(fù)合材料缺陷檢測(cè)的方法主要有超聲檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)、x射線(xiàn)檢測(cè)、渦流檢測(cè)和紅外熱成像檢測(cè)等方法，它們適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。聲發(fā)射檢測(cè)方法是一種基于材料在受外力作用下發(fā)生形變或破壞時(shí)釋放局部能量并產(chǎn)生聲信號(hào)的技術(shù)，該方法具有操作簡(jiǎn)便和不受材料限制的優(yōu)點(diǎn)，但存在其信號(hào)會(huì)隨距離衰減，并且無(wú)法有效檢測(cè)靜態(tài)物體的局限性。x射線(xiàn)檢測(cè)方法利用x射線(xiàn)來(lái)穿透被檢測(cè)試件的內(nèi)部來(lái)檢測(cè)被檢測(cè)試件內(nèi)部是否存在缺陷，具有檢測(cè)精度高的特點(diǎn)，但對(duì)人體的輻射比較大，此外，也存在其檢測(cè)效率低，檢測(cè)成本高的局限性。渦流檢測(cè)方法基于電磁感應(yīng)原理，在檢測(cè)過(guò)程中無(wú)需與被測(cè)試件接觸，也不需要耦合劑，具有檢測(cè)速度快的特點(diǎn)，但僅適用于金屬材料和薄層材料的檢測(cè)。紅外熱成像檢測(cè)方法是通過(guò)探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射，生成溫度分布圖像，從而識(shí)別缺陷，具有非接觸、快速和高靈敏度的優(yōu)點(diǎn)，但受環(huán)境影響大且對(duì)深層缺陷檢測(cè)能力有限。與此相比，超聲檢測(cè)方法同樣具有廣泛的檢測(cè)范圍和較強(qiáng)的適用性，常用于檢測(cè)三維機(jī)織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)層間脫粘、分層、空隙及氣泡等類(lèi)別的缺陷，能夠?qū)θ毕葸M(jìn)行準(zhǔn)確地定位。

3、在超聲檢測(cè)中，超聲c掃描成像是一種高效的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，利用超聲波在介質(zhì)中的傳播特性，通過(guò)設(shè)定對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確成像，從而提供有關(guān)其材料特性、缺陷和完整性的重要信息。但是，c掃描成像中常采用的是對(duì)中心頻率混疊信號(hào)直接進(jìn)行幅值成像，存在信號(hào)噪聲干擾，導(dǎo)致成像圖像分辨率不高。另外，由于對(duì)缺陷部位通常采用人為地進(jìn)行閾值設(shè)置，這導(dǎo)致對(duì)缺陷面積的統(tǒng)計(jì)不是很準(zhǔn)確。

4、本文提供的背景描述用于總體上呈現(xiàn)本公開(kāi)的上下文的目的。除非本文另外指示，在該章節(jié)中描述的資料不是該申請(qǐng)的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)并且不要通過(guò)包括在該章節(jié)內(nèi)來(lái)承認(rèn)其成為現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于奇異超小波的三維機(jī)織復(fù)合材料超聲成像方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種基于奇異超小波的三維機(jī)織復(fù)合材料超聲成像方法，包括：

4、s1、對(duì)試件進(jìn)行超聲c掃描獲得掃查區(qū)域的超聲a掃信號(hào)；

5、s2、根據(jù)超聲a掃信號(hào)與底面回波通過(guò)數(shù)據(jù)閘門(mén)獲得缺陷回波；

6、s3、對(duì)缺陷回波進(jìn)行奇異超小波變換得到缺陷回波時(shí)頻分布；

7、s4、根據(jù)缺陷回波時(shí)頻分布，選取中心頻率附近的若干單頻點(diǎn)分別進(jìn)行超聲c掃成像得到若干單頻點(diǎn)超聲c掃圖；

8、s5、通過(guò)空間多尺度多頻融合成像方法對(duì)若干單頻點(diǎn)超聲c掃圖進(jìn)行融合，得到融合c掃圖。

9、具體的，步驟s2具體包括：

10、s21、在超聲a掃信號(hào)中找到底面回波進(jìn)行超聲c掃成像得到底面回波c掃圖；

11、s22、根據(jù)底面回波c掃圖調(diào)整數(shù)據(jù)閘門(mén)至超聲a掃信號(hào)的缺陷波位置，所述缺陷波位置對(duì)應(yīng)的a掃信號(hào)為缺陷回波。

12、具體的，步驟s3具體為：通過(guò)預(yù)設(shè)變換參數(shù)對(duì)缺陷回波進(jìn)行奇異超小波變換得到缺陷回波時(shí)頻分布，所述變換參數(shù)包括階數(shù)和基線(xiàn)數(shù)。

13、具體的，步驟s4具體包括：

14、s41、按照預(yù)設(shè)比例往中心頻率兩側(cè)拓展確定單頻點(diǎn)范圍；所述中心頻率為超聲探頭中心頻率；

15、s42、按照固定頻率間隔遍歷單頻點(diǎn)范圍依次取出缺陷回波時(shí)頻分布中的單頻點(diǎn)，然后對(duì)單頻點(diǎn)分別進(jìn)行超聲c掃成像得到若干單頻點(diǎn)超聲c掃圖。

16、具體的，步驟s5具體包括：

17、s51、采用二維離散小波變換對(duì)每張單頻點(diǎn)超聲c掃圖進(jìn)行多尺度分解獲得各頻率下的特征信息；

18、s52、將各頻率下的特征信息使用平均法進(jìn)行融合得到融合特征圖；

19、s53、通過(guò)二維離散小波逆變換將融合特征圖重構(gòu)為融合c掃圖。

20、所述特征信息包括：低頻分量信息、水平高頻分量信息、垂直高頻分量信息及對(duì)角高頻分量信息；

21、具體的，所述方法還包括：s6、根據(jù)廣義帕累托分布擬合確定融合c掃圖中的缺陷閾值，對(duì)融合c掃圖進(jìn)行二值化重構(gòu)。

22、具體的，步驟s6還包括：

23、對(duì)二值化重構(gòu)后的融合c掃圖進(jìn)行分割獲得缺陷部位，并根據(jù)所述缺陷部位的像素大小與比例尺獲取缺陷的面積。

24、具體的，步驟s1中所述試件為三維機(jī)織復(fù)合材料試件。

25、具體的，所述預(yù)設(shè)變換參數(shù)可以通過(guò)比較缺陷回波在不同變換參數(shù)下時(shí)域和頻域信號(hào)的變化，選擇能夠最能揭示缺陷特征的變換參數(shù)作為奇異超小波變換的預(yù)設(shè)變換參數(shù)。

26、具體的，步驟s41中所述預(yù)設(shè)比例為0.2。

27、具體的，步驟s42中所述固定頻率間隔為0.1mhz。

28、本實(shí)施例的基于奇異超小波的三維機(jī)織復(fù)合材料超聲成像方法結(jié)合奇異超小波技術(shù)以及空間多尺度多頻融合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將多頻融合的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，可以得到更清晰、高分辨率的超聲c掃成像圖；

29、進(jìn)一步的，本實(shí)施例的基于奇異超小波的三維機(jī)織復(fù)合材料超聲成像方法與其他時(shí)頻分析方法相比，圖像的信噪比更高，得到的成像效果更優(yōu)秀；

30、進(jìn)一步的，本實(shí)施例同時(shí)再利用超閾值分布的結(jié)構(gòu)噪聲去除方法自動(dòng)設(shè)置閾值，去除非缺陷信息，精準(zhǔn)保留缺陷信息，得到該缺陷部位面積結(jié)果更精確。

31、此外，本發(fā)明通過(guò)對(duì)比底面回波和缺陷回波的位置，可以更精確地確定缺陷在試件中的深度，有效解決了當(dāng)缺陷位置在底部表面位置缺陷回波不明顯的問(wèn)題，提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種基于奇異超小波的三維機(jī)織復(fù)合材料超聲成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像方法，其特征在于，步驟s2具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像方法，其特征在于，步驟s3具體為：通過(guò)預(yù)設(shè)變換參數(shù)對(duì)缺陷回波進(jìn)行奇異超小波變換得到缺陷回波時(shí)頻分布，所述變換參數(shù)包括階數(shù)和基線(xiàn)數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像方法，其特征在于，步驟s4具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像方法，其特征在于，步驟s5具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像方法，其特征在于，所述方法還包括：s6、根據(jù)廣義帕累托分布擬合確定融合c掃圖中的缺陷閾值，對(duì)融合c掃圖進(jìn)行二值化重構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲成像方法，其特征在于，步驟s6還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像方法，其特征在于，步驟s1中所述試件為三維機(jī)織復(fù)合材料試件。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲成像方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)變換參數(shù)可以通過(guò)比較缺陷回波在不同變換參數(shù)下時(shí)域和頻域信號(hào)的變化，選擇能夠最能揭示缺陷特征的變換參數(shù)作為奇異超小波變換的預(yù)設(shè)變換參數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲成像方法，其特征在于，步驟s42中所述固定頻率間隔為0.1mhz。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于奇異超小波的三維機(jī)織復(fù)合材料超聲成像方法，涉及無(wú)損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，包括：S1、對(duì)試件進(jìn)行超聲C掃描獲得掃查區(qū)域的信號(hào)集；S2、通過(guò)數(shù)據(jù)閘門(mén)確定缺陷回波；S3、對(duì)缺陷回波進(jìn)行奇異超小波變換得到缺陷回波時(shí)頻分布；S4、根據(jù)缺陷回波時(shí)頻分布，選取中心頻率附近的若干單頻點(diǎn)分別進(jìn)行超聲C掃成像；S5、通過(guò)空間多尺度多頻融合成像方法對(duì)若干單頻點(diǎn)超聲C掃圖進(jìn)行融合，得到融合C掃圖；S6、根據(jù)廣義帕累托分布擬合確定融合C掃圖中的缺陷閾值，對(duì)融合C掃圖進(jìn)行重構(gòu)；本發(fā)明解決了三維機(jī)織復(fù)合材料超聲C掃描成像中存在結(jié)構(gòu)噪聲干擾，導(dǎo)致成像圖像信噪比不高的問(wèn)題，可得到更清晰、更高分辨率的超聲C掃圖。

技術(shù)研發(fā)人員：宋永鋒,鄧樵,袁懋誕,紀(jì)軒榮,陳燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19