Page 82 - 无损检测2021年第十期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202110010

基于压缩感知的 Lamb 波信号成分分离

穆为磊 , 高宇清 , 吴猛猛 2 , 3 , 明 岳 2
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( 1. 中国海洋大学 工程学院, 青岛 266100 ; 2. 海军潜艇学院 动力操纵系, 青岛 266199 ;

3. 中国科学院 声学所, 北京 100190 )

摘 要: 损伤检测中常用的超声导波为 Lamb波, 其传播距离长, 灵敏度高, 但多模态及频散
效应降低了其在时间和空间上的分辨率。提出了一种基于压缩感知的 Lamb波成像处理方法, 该
方法需要构造精确的字典来匹配损伤反射 Lamb波信号。利用 MATLAB软件模拟得到不同行进
距离的单模态信号, 通过该信号来建立单模态字典; 采用压缩感知得到系数矩阵, 选择出单模态字
典中最匹配损伤反射信号的原子, 并用其表征原始信号以完成模态分离。建立了非频散字典, 最终
得到单模态、 非频散的信号。

关键词: 字典; 导波成像; 重构

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 10-0044-04

Lambwavesi g nalcom p onentse p arationbasedoncom p ressedsensin g

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,
MU Weilei , GAOYu q in g WUMen g men g 2 , 3 , MINGYue 2

( 1.SchoolofEn g ineerin g , OceanUniversit y ofChina , Qin g dao266100 , China ;

2.De p artmentofPower-O p eratedControl , PLANavalSubmarineAcadem y , Qin g dao266199 , China ;

3.InstituteofAcoustics , ChineseAcadem y ofSciences , Bei j in g 100190 , China )

Abstract : Lamb wave , asacommonl yusedg uided waveinstructuredetection , ischaracteristicoflon g

p ro p a g ationdistanceandhi g hca p abilit y , butitsmulti-modeanddis p ersioneffectreducesitstem p oralands p atial

resolutionsforitsa pp lication , tosomeextent.A Lambwaveima g in gp rocessin g methodbasedoncom p ressed

sensin g is p ro p osed , whichneedstoconstructareasonabledictionar ytomatchthereflectedLambwavesi g nal.

Firstl y , MATLABnumericalsimulationwasusedtoobtainsin g le-modesi g nalswithdifferenttraveldistancesto

buildasin g le-modemodaldictionar y ; thenthesin g le-modemodalit ywasselectedb ycom p ressin gthe matrix.

Similarl y , anon-dis p ersiondictionar ywasbuiltu p , andasin g le-modesi g nalwithnodis p ersionwasobtained.

Ke ywords : dictionar y ; g uidedwaveima g in g ; reconstruction
Lamb波是在损伤检测中常用的一种超声导波, 式。 ZHAO 等 [ 4 ] 开发了缺陷概率检测重建算法。
其在经过损伤时会发生散射、 反射以及能量吸收效 PERELLI等 [ 5 ] 提 出 了 一 种 基 于 扭 曲 频 率 变 换

[ 1 ] ( WFT ) 的导波损伤定位方法, 该方法可以从频散导
应, 并且对裂纹、 腐蚀等不同类型的损伤十分敏感 。
WANG 等 [ 2 ] 研究了延时求和成像, 该方法利用 波中恢复距离域的稀疏反射率函数, 提高了波传播
[ 6 ]
导波的行进时间来定位损伤, 但容易出现损伤点。 距离的精度。 ROJAS 的统计成像方法还可以比
王晶等 [ 3 ] 在此基础上提出扫查合成的损伤成像方 较两个信号之间信号熵的差异。
在字典成像方式中, ALGURI等 [ 7 ] 使用从替代
收稿日期: 2021-07-27 结构收集的导波数据来学习字典, 然后重建被测结
基金项目: 山东省重点研发计划( 2019GHY112083 ); 山东省自
构的场波。笔者提出使用分析导波传播模型来生成
然科学基金( ZR2020ME268 ); 江苏省自然科学基金( BK20201189 );
大量散射信号, 并作为字典的原子, 利用构建的完备
2021年度 GF科研联合培育项目( 202165006 )
作者简介: 穆为磊( 1986- ), 男, 副教授, 主要从事无损检测工作 字典来匹配记录的剩余兰姆波信号。通过正交匹配
追踪算法( OMP ) 可实现散射信号的模态分离与频

通信作者: 吴猛猛( 1986- ), caozewolon g 2006@163.com
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2021年 第43卷 第10期

无损检测