基于激励波束成型和加权图像融合的MUSIC腐蚀监测方法与流程

技术特征：

1.基于激励波束成型和加权图像融合的MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在结构处于健康状态时，轮流驱动阵列A和阵列S激发Lamb波，并采集对应传感器阵列的响应信号，记为基准信号；

(2)在腐蚀损伤监测过程中，轮流驱动阵列A和阵列S激发Lamb波，并采集对应传感器阵列的响应信号，记为监测信号；将监测信号减去基准信号，记为腐蚀损伤的散射信号；

(3)基于MUSIC算法和腐蚀损伤的散射信号，得到腐蚀成像结果，搜索腐蚀成像结果的峰值点，即为腐蚀损伤的初估位置；

(4)根据此初估位置，计算激励阵元相对腐蚀损伤位置的时延，并根据该时延前移或后移腐蚀损伤的散射信号，叠加这些腐蚀损伤的散射信号获得增强的腐蚀损伤的散射信号；

(5)将增强的腐蚀损伤的散射信号再次代入MUSIC算法，得到对应的腐蚀成像结果和散射信号协方差矩阵的大特征值；

(6)对阵列A和阵列S分别作为激励源阵列时对应的腐蚀成像结果设置相应的权值，根据权值融合两次腐蚀成像结果，搜索融合成像的峰值点，即为腐蚀损伤位置；

(7)根据步骤(6)得到的权值叠加散射信号协方差矩阵的大特征值，进而计算腐蚀因子，利用腐蚀因子评估腐蚀损伤深度。

2.根据权利要求1所述MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，所述阵列A和阵列S均为一维均匀线阵，两个阵列均包含2N+1个阵元，阵列A中的各个阵元用Ai表示，阵列S中的各个阵元用Si表示，i＝-N,-(N-1),…,0,…,N-1,N。

3.根据权利要求2所述MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，在步骤(2)中，驱动阵列A激发Lamb波，即依次将阵列A中每个阵元作为激励，得到对应的腐蚀损伤的散射信号：

上式中，为阵列A中阵元Ai作为激励时，阵列S中所有阵元得到的散射信号组成的向量；N(t)为阵列S中各阵元采集通道的背景噪声组成的向量；xa(t)为阵列S中参考阵元获取的腐蚀损伤的散射信号；A(r,θ)为导向矢量，A(r,θ)中的元素aq(r,θ)＝exp(-jω0τq)，q＝N,-(N-1),...,0,...,N-1,N，ω0为传播信号的中心频率，j为虚数单位，d为阵列中相邻阵元的间距，c为信号传播速度，r和θ分别为损伤相对于阵列S的距离和角度；t表示信号的时刻；

驱动阵列S激发Lamb波的过程与阵列A相同。

4.根据权利要求3所述MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，在步骤(3)中，首先计算的协方差矩阵

上式中，上标H表示Hermitian转置，K为采集信号长度；

然后对进行特征值分解：

上式中，US、UN分别为信号子空间、噪声子空间，∑S、∑N分别为信号子空间对应的大特征值、噪声子空间对应的小特征值；

基于MUSIC算法的空间谱估计：

在空间谱图中存在一个明显的波峰，即为腐蚀损伤的初估位置。

5.根据权利要求4所述MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，在步骤(4)中，计算激励源阵列中各阵元与腐蚀损伤的初估位置的距离：

上式中，l为激励源阵列与传感器阵列之间的间距，r1为腐蚀损伤初估位置的距离信息，θ1为腐蚀损伤初估位置的方向信息；

计算激励源阵列中各阵元至腐蚀损伤的时延：

上式中，为激励源阵列中参考阵元与腐蚀损伤的初估位置的距离；

叠加各腐蚀损伤的散射信号获得增强的腐蚀损伤的散射信号：

6.根据权利要求1-5中任意一项所述MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，在步骤(6)中，若其中一个腐蚀成像结果定位的腐蚀损伤位于其传感器阵列的监测盲区，则设置该腐蚀成像结果的权值为0，另一腐蚀成像结果的权值为1；若两个腐蚀成像结果定位的腐蚀损伤均处于各自传感器阵列的可监测区域内，则设置两个腐蚀成像结果的权值均为0.5。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，在步骤(7)中，按照下式计算腐蚀因子：

上式中，λmax为根据权值叠加的散射信号协方差矩阵的大特征值，uA和uS分别是激励信号和腐蚀散射信号的峰值。

8.根据权利要求7所述MUSIC腐蚀监测方法，其特征在于，在步骤(7)中，根据下式计算腐蚀损伤深度：

D＝1.29×CI+0.115(cm)。