面内全向波动场矢量探测方法及装置与流程

本技术涉及电磁超声探测，具体涉及一种面内全向波动场矢量探测方法及装置。

背景技术：

1、固体中传播的波动场测量是声学换能器辐射声场测量、超声波探伤等领域的关键。波动场测量传感器主要包括压电传感器、磁致伸缩传感器、激光测振器及电磁超声传感器等，传统的传感器往往只能接收换能区的合成声压，不具有矢量振动场探测功能。

2、如压电传感器和磁致伸缩传感器受限于其换能效应及结构，往往只能获得一个面上的声压，另外一些强指向性的换能器中，往往只能测得某个方向的波动场信息，很难采集到被测点处波动场的矢量振动信息，特别是当这种振动方向为时变多向状态或是在测量区域的各测量点振动方向不一致时。另外受到耦合剂的影响，在大面积的波动场测量中，压电传感器和磁致伸缩传感器较难获得对各测量点良好的一致性。

3、三维激光测振仪采用三个激光测振头协同测量，可以获得每一个被测点三维振动时的位移/速度信息，且能便捷地进行大面积扫描探测，在面内全向波动场探测中有较大优势，但其成本高昂，且由于其复杂的机电控制系统，对使用环境要求高，主要在室内环境使用，在操作环境多样化的超声波深伤工程现场不便使用。

4、电磁超声传感器由于免耦合剂特点，在波动场探测中具有极好的可重复性和一致性，在辐射声场测量和超声波探伤中有重要应用。然而传统的电磁超声传感器，主要采用单一的环形线圈、蝶形线圈、跑道线圈、回折线圈、排线线圈等结构，在探测波动场时，不能获得测量点的矢量振动场信息。由于测量点振动方向未知，测量设置中电磁超声线型探测元（特别是蝶形线圈、跑道线圈、回折线圈、排线线圈等有方向的线圈）与测量点实际振动方向呈现随机的夹角，如果执行波动场扫查测量，将得到与实际声场差异极大的测量结果，使得测量方法不可行。与之对应的，现有技术中也没有基于多个方向的磁感应信号进行波动场探测的方法。

技术实现思路

1、为了克服现有的波动场测量传感器存在的上述种种问题，本发明提供一种面内全向波动场探测方法及装置。

2、根据本技术实施例的第一方面，本技术提供一种面内全向波动场矢量探测方法，包括：

3、获取被测位置多个方向上的感应信号，所述感应信号是所述被测位置的面内全向波动场在外置磁场的作用下形成的；

4、根据各个方向上的所述感应信号确定被测位置的感应势场；

5、根据所述感应势场、所述外置磁场以及面内全向波动场、外置磁场和感应势场三者的相互作用关系确定被测位置的面内全向波动场。

6、在一些实施例中，所述根据各所述感应信号确定被测位置的感应势场，包括：

7、从多个方向上的所述感应信号中选择第一感应信号和第二感应信号；

8、根据所述第一感应信号、所述第二感应信号以及所述第一感应信号和所述第二感应信号的夹角确定所述感应势场。

9、在一些实施例中，所述从多个方向上的所述感应信号中选择第一感应信号和第二感应信号，包括：

10、提取各个方向上的所述感应信号的幅值；

11、根据所述幅值对各所述感应信号进行排序；

12、将排序结果中幅值最大的两个感应信号分别确定为所述第一感应信号和第二感应信号。

13、在一些实施例中，所述根据所述第一感应信号、所述第二感应信号以及所述第一感应信号和所述第二感应信号的夹角确定所述感应势场，包括：

14、根据所述第一感应信号、所述第二感应信号、所述第一感应信号和所述第二感应信号的夹角构建方程组；

15、对所述方程组进行求解，得到所述感应势场的方位和大小；

16、所述方程组为：

17、；

18、其中为第一感应信号，为第二感应信号，为第一感应信号和第二感应信号的夹角，为感应势场，为第一感应信号与感应势场的夹角，为第二感应信号与感应势场的夹角，为所述被测位置的坐标。

19、在一些实施例中，所述根据各个方向上的所述感应信号确定被测位置的感应势场，包括：

20、根据多个方向上的所述感应信号中的第一感应信号和第二感应信号确定所述感应势场的方位；

21、提取各个方向上的所述感应信号的相位信息，并根据所述相位信息将各所述感应信号调整为同相位；

22、根据同相位的各所述感应信号确定待校准的感应势场；

23、根据所述方位对所述待校准的感应势场进行全向一致性校准，得到所述感应势场。

24、根据本技术实施例的第二方面，本技术提供一种面内全向波动场矢量探测装置，包括：

25、感应信号获取模块，用于获取被测位置多个方向上的感应信号，所述感应信号是所述被测位置的面内全向波动场在外置磁场的作用下形成的；

26、感应势场确定模块，用于根据各个方向上的所述感应信号确定被测位置的感应势场；

27、面内全向波动场确定模块，用于根据所述感应势场、所述外置磁场以及面内全向波动场、外置磁场和感应势场三者的相互作用关系确定被测位置的面内全向波动场。

28、在一些实施例中，所述感应势场确定模块包括：

29、感应信号选择单元，用于从多个方向上的所述感应信号中选择第一感应信号和第二感应信号；

30、感应势场确定单元，用于根据所述第一感应信号、所述第二感应信号以及所述第一感应信号和所述第二感应信号的夹角确定所述感应势场。

31、在一些实施例中，所述感应信号选择单元包括：

32、幅值提取子单元，用于提取各个方向上的所述感应信号的幅值；

33、感应信号排序子单元，用于根据所述幅值对各所述感应信号进行排序；

34、感应信号选择子单元，用于将排序结果中幅值最大的两个感应信号分别确定为所述第一感应信号和第二感应信号。

35、在一些实施例中，所述感应势场确定单元包括：

36、方程组构建子单元，用于根据所述第一感应信号、所述第二感应信号、所述第一感应信号和所述第二感应信号的夹角构建方程组；

37、方程组解析子单元，用于对所述方程组进行求解，得到所述感应势场的方位和大小；

38、所述方程组为：

39、；

40、其中为第一感应信号，为第二感应信号，为第一感应信号和第二感应信号的夹角，为感应势场，为第一感应信号与感应势场的夹角，为第二感应信号与感应势场的夹角，为所述被测位置的坐标。

41、在一些实施例中，所述感应势场确定模块包括：

42、方位确定单元，用于根据多个方向上的所述感应信号中的第一感应信号和第二感应信号确定所述感应势场的方位；

43、相位统一单元，用于提取各个方向上的所述感应信号的相位信息，并根据所述相位信息将各所述感应信号调整为同相位；

44、感应势场计算单元，用于根据同相位的各所述感应信号确定待校准的感应势场；

45、感应势场校准单元，用于根据所述方位对所述待校准的感应势场进行全向一致性校准，得到所述感应势场。

46、根据本技术实施例的第三方面，本技术提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术提供的任一面内全向波动场矢量探测方法。

47、根据本技术实施例的第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本技术提供的任一面内全向波动场矢量探测方法。

48、本技术的面内全向波动场矢量探测方法及装置，基于被测位置多个方向上的感应信号进行矢量解析，可以实现被测位置的平面全向波动场的检测，有效提高全向波动场探测的灵敏度。