哈工大郑州研究院;哈尔滨工业大学徐亚飞获国家专利权
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龙图腾网获悉哈工大郑州研究院;哈尔滨工业大学申请的专利一种基于太赫兹时域补偿的复合材料损伤厚度测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119715549B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411872745.7,技术领域涉及:G01N21/88;该发明授权一种基于太赫兹时域补偿的复合材料损伤厚度测量方法是由徐亚飞;何鑫;刘大同;张留洋;王星雨;崔玉清设计研发完成,并于2024-12-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于太赫兹时域补偿的复合材料损伤厚度测量方法在说明书摘要公布了:本发明涉及复合材料无损检测领域,具体为一种基于太赫兹时域补偿的复合材料损伤厚度测量方法,其包括以下步骤:S1、制备损伤厚度和深度可变的多个复合材料层压板样本,获得不同样本太赫兹时域信号;S2、建立多层复合材料结构理论传输模型,定义反射的太赫兹响应信号;S3、基于太赫兹波响应特性和传输模型,提出基于损伤和非损伤区域飞行时间差异的损伤厚度测量思路;S4、利用太赫兹信号参考变换、对齐以及互相关方法估计复合材料损伤飞行时间信息;S5、建立太赫兹信号飞行时间补偿模型,实现损伤厚度的精确估计。本发明将损伤的飞行时间简化为太赫兹波通过损伤和非损伤区域的传输时间差,理论上可以避免人为干预和复杂干扰的影响。
本发明授权一种基于太赫兹时域补偿的复合材料损伤厚度测量方法在权利要求书中公布了:1.一种基于太赫兹时域补偿的复合材料损伤厚度测量方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、制备损伤厚度和深度可变的多个复合材料层压板样本,基于太赫兹时域光谱系统获得不同样本太赫兹时域信号; S2、分析提升距离和样本表面均匀性对太赫兹信号的影响,建立复杂多层复合材料结构理论传输模型,定义反射的太赫兹响应信号,提升距离指的是太赫兹发射器与样本表面之间的距离; S3、基于太赫兹波响应特性和传输模型,提出基于损伤和非损伤区域飞行时间差异的复合材料损伤厚度测量思路; S4、利用太赫兹信号参考变换、对齐以及互相关方法估计复合材料损伤飞行时间信息; S5、考虑提升距离和样本表面均匀性的影响,建立太赫兹信号飞行时间补偿模型,实现复合材料损伤厚度的精确估计; S2中,反射太赫兹响应信号定义为:其中,是反射的太赫兹回波,是系统脉冲响应函数,和分别表示层压板界面反射子器的数量和损伤界面反射子器的数量,和分别表示对应于第个界面反射子和第个损伤反射子对应的的模型参数,是高斯白噪声,是提升距离和表面均匀性变化引起的太赫兹信号整体模型参数变化; S3中,损伤厚度测量方法定义为:其中是损伤厚度,是空气的折射率,是太赫兹波通过厚度为损伤的传输时间,是样本的折射率,是太赫兹波通过厚度为样本的传输时间,是飞行时间差,指的是太赫兹波通过厚度为的损伤和厚度为的样本的传输时间差,c是光速; S4中,信号参考变换指的是使用来自同一样本非损伤区域的太赫兹响应信号作为损伤区域飞行时间提取的太赫兹参考信号,信号对齐是利用时移的单位脉冲响应函数作为对齐函数,在时域移动太赫兹损伤信号,对太赫兹参考信号和损伤信号的首脉冲进行精确对齐,对齐的太赫兹损伤信号定义为:其中,是对齐的太赫兹损伤信号,是卷积操作,是太赫兹损伤信号的时移值,通过太赫兹参考信号和损伤信号的首脉冲对应的时间延迟来获得; 由于对齐了太赫兹参考信号和损伤信号的首脉冲,太赫兹波的传输时间差由两个对齐的太赫兹信号最后一个脉冲的时间延迟差定义,通过互相关法确定两个信号的时间延迟差,具体为:将对齐后的太赫兹信号进行移动平均滤波,用于对太赫兹信号进行降噪;其次,太赫兹参考信号和损伤信号的最后一个脉冲分别被截断成新的信号向量和,截断区间由信号时域窗口进行确定进而得到和之间的互相关系数为: 其中,,;是信号的截断区间,进一步地,根据得到的互相关系数获得初始的损伤厚度: 其中,是互相关系数R的最大值及其索引,是信号的长度,是太赫兹信号的采样频率,是飞行时间; S5中,定位参数:采样点和参考点之间的传输距离之差,当时,传输距离增加,获得的太赫兹损伤信号首脉冲的时间延迟小于来自参考点的时间延迟,太赫兹参考信号和损伤信号之间的传输时间差定义为:其中,是由于传输距离变化引起的采样点和参考点的传输时间差异,是由于传输距离的变化引起的传输时间差,,是补偿后的损伤飞行时间,是样本折射率;当时,传输距离减小,获得的太赫兹损伤信号的首脉冲的时间延迟大于来自参考点的时间延迟,整体传输时间差定义为:其中,是由于传输距离变化引起的采样点和参考点的传输时间差异;考虑试样表面均匀性,通过飞行时间补偿准确得到损伤厚度,总的计算方式如下: 。
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