一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法

本发明涉及锈蚀无损检测，尤其涉及一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法。

背景技术：

1、钢材凭借其储量丰富，价格低廉，机械性能优良等优点，在土木工程领域被广泛应用于超高层、大跨钢结构、钢制桥梁等结构建筑之中。受外界环境温度，湿度，cl-侵蚀等因素的影响，钢材表面会发生锈蚀。该锈蚀过程通常发生在覆盖层材料下，如混凝土，油漆，橡胶，环氧树脂等，锈蚀初期隐蔽性较大。而当钢材的锈蚀能够被有效检测时，钢材结构的承载力和耐久性可能已经大大降低。因此，实现对锈蚀的位置，区域，以及厚度的有效测定以及表征具有极其重要的意义。

2、现有常见的无损检测手段有超声波检测，射线检测，涡流检测，渗透检测和磁粉检测等。而针对太赫兹技术，太赫兹是指频率在100ghz-10thz之间的电磁波，其能够穿透非极性材料，在金属类极性材料表面发生反射，并在不同介质材料界面处同时发生反射和透射，而这一特征满足了太赫兹波技术用于钢材结构锈蚀状态无损检测的技术需求。然而，现有太赫兹反射光谱技术用于锈蚀检测的研究较多集中在对锈蚀的定性表征，即判断钢材基体是否发生锈蚀，而不能实现对锈蚀的准确定量表征，其包括锈蚀区域，形状，和厚度等。现有技术中利用太赫兹反射光谱技术实现对锈蚀厚度的计算所需条件较为复杂，对人员操作要求很高，厚度的计算较为复杂。

3、因此，现有太赫兹技术用于锈蚀无损检测还待于改进和发展。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法。本发明能够通过太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像，进而实现对锈蚀的准确定量表征。

2、为了解决上述现有技术问题的不足，本申请实施例第一方面提供了一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，所述方法包括：

3、获取带有覆盖层的锈蚀钢板的反射谱数据集，通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数；其中，通过太赫兹反射光谱技术扫描处理带有覆盖层的锈蚀钢板后，得到带有扫描点信息的反射谱数据集；

4、基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度；

5、通过反射谱数据集、覆盖层厚度和锈蚀层厚度完成锈蚀成像表征并输出。

6、所述获取带有覆盖层的锈蚀钢板的反射谱数据集，通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数，具体包括：

7、预先在所述锈蚀钢板上划定测定区域，所述扫描点设在测定区域上；

8、通过所述太赫兹反射光谱技术对测定区域内的扫描点进行太赫兹反射光谱扫描测定，得到反射谱数据集。

9、所述通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数，具体包括：

10、在得到所述反射谱数据集后，对所述反射谱数据集进行特征识别二分类，得到扫描点各位置处的锈蚀和未锈蚀的二分类表征。

11、所述通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数，具体包括：

12、基于扫描点位置处的锈蚀和未锈蚀的二分类表征，得到各扫描点位置处的钢板信号和对应参考信号的相位差参数；

13、基于扫描点位置处的锈蚀和未锈蚀的二分类表征和反射谱数据集，对扫描区域的所有扫描点的太赫兹反射谱信号幅值以及其对应的时间参数进行提取，得到飞行时间参数。

14、所述基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度，具体包括：

15、利用太赫兹反射光谱技术对所述锈蚀钢板进行扫描处理时，将接收到的太赫兹反射光谱信号同时作为太赫兹透射信号处理；

16、基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过联立透射光学参数计算公式和反射谱厚度计算公式，得到扫描点处的光学参数以及厚度层计算公式；

17、通过扫描点处的光学参数以及厚度层计算公式得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度。

18、所述基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度，具体包括：

19、所述太赫兹反射光谱技术对所述锈蚀钢板进行扫描处理时，太赫兹入射信号的信号角为0度。

20、所述通过反射谱数据集、覆盖层厚度和锈蚀层厚度完成锈蚀成像表征并输出，具体包括：

21、所述锈蚀成像表征包括锈蚀形状和面积的可视化，以及覆盖层和锈蚀层的量化表征。

22、本申请实施例第二方面提供了一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征装置，所述基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征装置包括：

23、信息参数获取模块，获取带有覆盖层的锈蚀钢板的反射谱数据集，通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数；其中，通过太赫兹反射光谱技术扫描处理带有覆盖层的锈蚀钢板后，得到带有扫描点信息的反射谱数据集；

24、厚度计算模块，基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度；

25、成像表征模块，通过反射谱数据集、覆盖层厚度和锈蚀层厚度完成锈蚀成像表征并输出。

26、本申请实施例第三方面提供了一种计算机可读存储介质，特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上任意所述的基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法中的步骤。

27、本申请实施例第四方面提供了一种终端设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及通信总线；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

28、所述通信总线实现处理器和存储器之间的连接通信；

29、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上任意所述的基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法中的步骤。

30、有益效果：与现有技术相比，本申请提供了一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，所述方法包括获取带有覆盖层的锈蚀钢板的反射谱数据集，通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数；其中，通过太赫兹反射光谱技术扫描处理带有覆盖层的锈蚀钢板后，得到带有扫描点信息的反射谱数据集；基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度；通过反射谱数据集、覆盖层厚度和锈蚀层厚度完成锈蚀成像表征并输出。通过上述方法，本发明能够通过获取到的反射谱数据集进行特征识别二分类，从而得到锈蚀和未锈蚀的区域；再通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数，从而直接通过太赫兹反射信号得出各位置处的覆盖层厚度和锈蚀层厚度；在基于得到的锈蚀区域以及对应的厚度等信息，从而可以实现对锈蚀的准确定量表征。综上所示，本申请提出了一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其能够实现对覆盖层下钢材基体材料是否锈蚀的判断，进而实现对锈蚀的准确表征，其包括对锈蚀形状，区域以及锈蚀厚度的可视化定量表征。

技术特征：

1.一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其特征在于，所述获取带有覆盖层的锈蚀钢板的反射谱数据集，通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数，具体包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其特征在于，所述通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数，具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其特征在于，所述通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数，具体包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其特征在于，所述基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度，具体包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其特征在于，所述基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度，具体包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，其特征在于，所述通过反射谱数据集、覆盖层厚度和锈蚀层厚度完成锈蚀成像表征并输出，具体包括：

8.一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-7任意一项所述的基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法中的步骤。

10.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及通信总线；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

技术总结
本发明公开了一种基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法，所述方法包括:获取带有覆盖层的锈蚀钢板的反射谱数据集，通过反射谱数据集得到相位差参数和飞行时间参数；其中，通过太赫兹反射光谱技术扫描处理带有覆盖层的锈蚀钢板后，得到带有扫描点信息的反射谱数据集；基于所述相位差参数和飞行时间参数，通过厚度层计算公式计算得到覆盖层厚度和锈蚀层厚度；通过反射谱数据集、覆盖层厚度和锈蚀层厚度完成锈蚀成像表征并输出。本发明通过基于太赫兹技术实现锈蚀厚度计算和成像表征方法实现了对锈蚀钢板覆盖层厚度和锈蚀层厚度的直接计算，同时也实现了对锈蚀的准确定量表征。

技术研发人员：许颖,江雪雷,王青原,刘海涛
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13