基于宇宙线的材料形变的检测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料形变无损检测技术领域，特别涉及一种基于宇宙线的材料形变的检测方法及系统。
【背景技术】
[0002]材料的形变可能引起其功能失效或故障，若材料存放时间或使用时间较长，由于氧化、老化、磨损等多种因素，材料很可能发生形变或变性，为了保证材料的持续可用，功能完善，需要检测存放或使用一段时间后的材料是否发生形变。目前，检测材料是否发生形变的常规方法有肉眼识别、射线检测、声热光电传感等。肉眼识别，方法简便易行，但精度较低；声热光电传感精度较高，但很难对材料内部结构的形变进行检测；依靠射线进行检测一般采用图像重建的方法，包括透射和断层扫描，所使用的人工辐射源通常包括X射线、中子、质子等。对于体积较小的材料，其检测自动化程度和精度都很高，但对于体积较大较厚、内部结构复杂的材料这些射线的穿透能力有限，使用这些射线对大体积材料形变进行无损检测的常规方法，检测能力较低，效果较差，有时甚至失效，而且，使用这些人工辐射源存在材料改性风险。
[0003]研宄发现，宇宙线能量很高，可穿过体积较大较厚的材料，其中的带电粒子穿过材料时，由于库伦相互作用，径迹会发生偏转，偏转的程度与材料的厚度和原子序数有关，当材料发生形变时，宇宙线的偏转程度会发生改变。
[0004]目前，尚未有利用宇宙线判断材料形变的直接方法，现有方法一般采用宇宙线缪子成像方法对材料内部进行成像，其基本原理是通过测量宇宙线中的缪子穿过材料时径迹的偏转，依靠PoCA算法(Point of Closet Approach Algorithm) [I]、最大似然算法(Maximum Likelihood Algorithm) [2]、最大后验概率算法(Maximum A Poster1riAlgorithm) [3]、以及基于以上算法的各种改进算法[4]等多种二维或三维图像重建算法重建材料的图像，判断材料是否发生形变，分析形变量的大小，由于宇宙线缪子通量较低，约为lcn^min—1，采用缪子成像方法所需时间较长，图像噪声较大，图像分辨率较差，物体边界清晰度不够，在判断小尺寸形变上困难较大。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本发明的一个目的在于提出一种基于宇宙线的材料形变的检测方法，该方法缩短了宇宙线判断材料形变所需时间，提高材料形变无损检测的效率。
[0007]本发明的另一个目的在于提供一种基于宇宙线的材料形变的检测系统。
[0008]为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种基于宇宙线的材料形变的检测方法，包括以下步骤:获取宇宙线穿过材料的偏转角度分布和入、出射位置以作为假设检验的数据来源；根据所述假设检验的数据来源设计零假设和备择假设，并通过假设检验的方法进行分析；根据分析结果判断所述偏转角度分布是否存在显著差异；如果所述偏转角度分布存在显著差异，则判定所述材料发生形变。
[0009]根据本发明实施例的基于宇宙线的材料形变的检测方法，根据宇宙线穿过不同材料时径迹偏转角度分布的差异，利用宇宙线测量或模拟的数据作为假设检验的数据来源，利用假设检验的方法，设计零假设和备择假设，根据宇宙线入出射位置分区，对比这些分布，判断分布是否存在显著差异，从而判断材料是否发生形变。因此，该方法缩短了宇宙线快速判断材料形变所需时间，提高材料形变无损检测的效率。
[0010]另外，根据本发明上述实施例的基于宇宙线的材料形变的检测方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0011 ] 在一些示例中，在判定所述材料发生形变之后，还包括:根据所述偏转角度分布存在显著差异的数据量，计算所述材料的形变量的大小。
[0012]在一些示例中，其中，所述假设检验的数据来源包括宇宙线穿过材料的当前测量数据、基于材料先验知识的模拟数据或宇宙线穿过材料的历史测量数据。
[0013]在一些示例中，根据所述假设检验的数据来源设计零假设和备择假设，并通过假设检验的方法进行分析，具体包括:设计零假设:用基于材料先验知识的宇宙线穿过材料的偏转角度和入、出射位置的模拟数据或历史测量数据作为假设材料没有发生形变的数据样本；设计备择假设:用宇宙线穿过材料的偏转角度和入、出射位置的当前测量数据作为假设材料发生了形变的数据样本；对零假设的数据样本和备择假设的数据样本通过假设检验的方法进行分析。
[0014]在一些示例中，所述假设检验的方法可判断两组数据样本是否来自于同一个分布，包括 Kolmogorov-Smirnov 检验和 Cram6r - von Mises 检验。
[0015]本发明第二方面的实施例提供了一种基于宇宙线的材料形变的检测系统，包括:数据获取模块，所述数据获取模块用于获取宇宙线穿过材料的偏转角度分布和入、出射位置以作为假设检验的数据来源；数据分析模块，所述数据分析模块用于根据所述假设检验的数据来源设计零假设和备择假设，并通过假设检验的方法进行分析；判断模块，所述判断模块用于根据分析结果判断所述偏转角度分布是否存在显著差异，并在所述偏转分布存在显著差异时，判定所述材料发生形变。
[0016]根据本发明实施例的基于宇宙线的材料形变的检测系统，根据宇宙线穿过不同材料时径迹偏转角度分布的差异，利用宇宙线测量或模拟的数据作为假设检验的数据来源，利用假设检验的方法，设计零假设和备择假设，根据宇宙线入出射位置分区，对比这些分布，判断分布是否存在显著差异，从而判断材料是否发生形变。因此，该系统缩短了宇宙线快速判断材料形变所需时间，提高材料形变无损检测的效率。
[0017]另外，根据本发明上述实施例的基于宇宙线的材料形变的检测系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0018]在一些示例中，还包括:计算模块，所述计算模块用于在所述材料发生形变时，根据所述偏转角度分布存在显著差异的数据量，计算所述材料的形变量的大小。
[0019]在一些示例中，其中，所述假设检验的数据来源包括宇宙线穿过材料的当前测量数据、基于材料先验知识的模拟数据或宇宙线穿过材料的历史测量数据。
[0020]在一些示例中，所述数据分析模块根据所述假设检验的数据来源设计零假设和备择假设，并通过假设检验的方法进行分析，具体包括:设计零假设:用基于材料先验知识的宇宙线穿过材料的偏转角度和入、出射位置的模拟数据或历史测量数据作为假设材料没有发生形变的数据样本；设计备择假设:用宇宙线穿过材料的偏转角度和入、出射位置的当前测量数据作为假设材料发生了形变的数据样本；对零假设的数据样本和备择假设的数据样本通过假设检验的方法进行分析。
[0021]在一些示例中，所述假设检验的方法可判断两组数据样本是否来自于同一个分布，包括 Kolmogorov-Smirnov 检验和 Cram6r - von Mises 检验。
[0022]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0023]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0024]图1是根据本发明一个实施例的基于宇宙线的材料形变的检测方法的流程图；
[0025]图2是根据本发明另一个实施例的基于宇宙线的材料形变的检测方法的流程图；
[0026]图3是根据本发明一个实施例的利用宇宙线判断材料形变的具体示例的测量结构示意图；
[0027]图4是根据本发明一个实施例的基于宇宙线的材料形变的检测系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0028]下面详细描述本发明的