本發(fā)明涉及無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法。

背景技術(shù)：

缺陷漏磁信號計算是漏磁檢測與缺陷評估的基礎(chǔ)。由于缺陷漏磁信號對缺陷尺寸的不完全映射，通常需要構(gòu)建根據(jù)已知缺陷尺寸求解漏磁信號的正向模型，對模型中的缺陷尺寸參數(shù)進行迭代更新來逼近目標(biāo)漏磁信號，從而實現(xiàn)缺陷尺寸的反演。因此如何快速準(zhǔn)確地計算缺陷漏磁信號，對于漏磁檢測與缺陷評估具有重要的意義。

在現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)中，主要采用磁偶極子法和有限元法直接對目標(biāo)缺陷進行漏磁信號的計算，但是在漏磁信號迭代計算過程中存在大量的重復(fù)性冗余工作，大大降低了漏磁信號的計算效率。為了提高目標(biāo)缺陷漏磁信號的計算效率，可以考慮利用預(yù)先計算的已知缺陷漏磁信號去表示目標(biāo)缺陷漏磁信號，從而在原理上能夠大大提高目標(biāo)缺陷漏磁信號的計算效率。然而，目標(biāo)缺陷尺寸與其漏磁信號間存在嚴重的非線性關(guān)系，因此無法利用預(yù)先計算的已知缺陷漏磁信號或其組合直接去表示目標(biāo)缺陷漏磁信號。目前尚未有一種方法可以根據(jù)預(yù)先計算的已知缺陷漏磁信號計算目標(biāo)缺陷的漏磁信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法，該方法不需要對目標(biāo)缺陷再次進行有限元等復(fù)雜計算，具有計算模型簡單、速度快的優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提出了一種沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法，包括以下步驟：s1：根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)缺陷尺寸l，w，d，選取單元缺陷尺寸l0，w0，d0；s2：獲取單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)；s3：對單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)進行三維傅里葉變換，得到變換后的頻域信號fe(α,β,γ)；s4：對變換后的頻域信號沿磁化方向進行平移變換操作，得到平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)；s5：將沿磁化方向平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)進行組合操作，得到組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)；s6：將組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)進行三維傅里葉反變換，得到目標(biāo)缺陷的漏磁信號ht(x,y,z)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在一些示例中，所述目標(biāo)缺陷是單元缺陷沿磁化方向的組合，單元缺陷尺寸l0，w0，d0與目標(biāo)缺陷尺寸l，w，d之間滿足下述條件：

l0＝l/2，w0＝w，d0＝d

其中，l0和l是缺陷的長度，沿磁化方向，w0和w是缺陷的寬度，垂直磁化方向，d0和d是缺陷的深度，沿被測材料的厚度方向。

在一些示例中，所述單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)是根據(jù)單元缺陷尺寸l0，w0，d0通過預(yù)設(shè)算法計算得到的，其中，所述預(yù)設(shè)算法至少包括：磁偶極子法、有限元法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

在一些示例中，在所述s3中，在進行三維傅里葉變換時，滿足如下公式：

其中，α，β和γ分別是x，y和z方向上的空間頻率變量。

在一些示例中，在所述s4中，在沿磁化方向進行平移變換操作時，滿足如下公式：

在一些示例中，在所述s5中，在進行組合操作時，滿足如下公式：

fecombine(α,β,γ)＝feα-(α,β,γ)+feα+(α,β,γ)。

在一些示例中，在所述s6中，在進行三維傅里葉反變換時，滿足如下公式：

根據(jù)本發(fā)明實施例的沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法，可以根據(jù)預(yù)先計算的已知缺陷的漏磁信號通過變換、組合、反變換等操作，得到沿磁化方向組合后的目標(biāo)缺陷的漏磁信號，不需要重復(fù)進行有限元等正向計算，提高了缺陷漏磁信號的計算效率，具有計算模型簡單、速度快的優(yōu)點。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例中長寬深為24mm×12mm×3.6mm的目標(biāo)缺陷漏磁信號求解結(jié)果對比圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個具體實施例中長寬深為48mm×24mm×4.8mm的目標(biāo)缺陷漏磁信號求解結(jié)果對比圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法的流程圖。如圖1所示，該方法包括以下步驟：

步驟s1：根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)缺陷尺寸l，w，d，選取單元缺陷尺寸l0，w0，d0。

在本發(fā)明的一個實施例中，目標(biāo)缺陷是單元缺陷沿磁化方向的組合，單元缺陷尺寸l0，w0，d0與目標(biāo)缺陷尺寸l，w，d之間滿足下述條件：

l0＝l/2，w0＝w，d0＝d

其中，l0和l是缺陷的長度，沿磁化方向，w0和w是缺陷的寬度，垂直磁化方向，d0和d是缺陷的深度，沿被測材料的厚度方向。

步驟s2：獲取單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)。

在本發(fā)明的一個實施例中，單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)是根據(jù)單元缺陷尺寸l0，w0，d0通過預(yù)設(shè)算法計算得到的，其中，預(yù)設(shè)算法至少包括：磁偶極子法、有限元法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，即預(yù)設(shè)算法包括但不限于以上列舉的幾種計算方法。

步驟s3：對單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)進行三維傅里葉變換，得到變換后的頻域信號fe(α,β,γ)。

具體地，在步驟s3中，在進行三維傅里葉變換時，滿足如下公式：

其中，α，β和γ分別是x，y和z方向上的空間頻率變量。

步驟s4：對變換后的頻域信號沿磁化方向進行平移變換操作，得到平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)。

具體地，在步驟s4中，在沿磁化方向進行平移變換操作時，滿足如下公式：

步驟s5：將沿磁化方向平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)進行組合操作，得到組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)。

具體地，在步驟s5中，在進行組合操作時，滿足如下公式：

fecombine(α,β,γ)＝feα-(α,β,γ)+feα+(α,β,γ)。

步驟s6：將組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)進行三維傅里葉反變換，得到目標(biāo)缺陷的漏磁信號ht(x,y,z)。

具體地，在步驟s6中，在進行三維傅里葉反變換時，滿足如下公式：

綜上，根據(jù)本發(fā)明實施例的沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法，可以根據(jù)預(yù)先計算的已知缺陷的漏磁信號通過變換、組合、反變換等操作，得到沿磁化方向組合后的目標(biāo)缺陷的漏磁信號，不需要重復(fù)進行有限元等正向計算，提高了缺陷漏磁信號的計算效率，具有計算模型簡單、速度快的優(yōu)點。

為了便于更好地理解本發(fā)明，以下結(jié)合附圖及具體的實施例，對本發(fā)明實施例的沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法進行詳細地示例性描述。

實施例1

在本實施例中，該沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法包括以下步驟：

1.根據(jù)目標(biāo)缺陷尺寸選取單元缺陷尺寸。具體包括：目標(biāo)缺陷的長度l＝24mm，寬度w＝12mm和深度d＝3.6mm，目標(biāo)缺陷是單元缺陷沿磁化方向的組合；選取單元缺陷尺寸為：長度l0＝l/2＝12mm，寬度w0＝w＝12mm和深度d0＝d＝3.6mm。其中，l0和l是缺陷的長度，沿磁化方向；w0和w是缺陷的寬度，垂直磁化方向；d0和d是缺陷的深度，沿被測材料的厚度方向。

2.獲取單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)，其中，單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)是根據(jù)單元缺陷尺寸l0＝12mm，w0＝12mm，d0＝3.6mm采用有限元法預(yù)先計算得到的。

3.對單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)進行三維傅里葉變換，得到變換后的頻域信號fe(α,β,γ)，三維傅里葉變換滿足下述公式：

其中，α，β和γ分別是x，y和z方向上的空間頻率變量。

4.對變換后的頻域信號沿磁化方向進行平移變換操作，得到平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)。

其中，沿磁化方向進行平移變換操作滿足如下公式：

5.將沿磁化方向平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)進行組合操作，得到組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)。其中，組合操作滿足以下公式：

fecombine(α,β,γ)＝feα-(α,β,γ)+feα+(α,β,γ)。

6.將組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)進行三維傅里葉反變換，得到目標(biāo)缺陷(24mm×12mm×3.6mm)的漏磁信號ht(x,y,z)。其中，三維傅里葉反變換滿足下述公式：

在本實施例中，采用該方法計算得到的目標(biāo)缺陷漏磁信號曲線與采用有限元方法計算得到目標(biāo)缺陷漏磁信號曲線對比圖如圖2所示。從圖2可以看出，采用本發(fā)明實施例的方法計算目標(biāo)缺陷耗時不需要進行有限元計算，直接對已知的單元缺陷漏磁信號進行組合變換，因此計算時間相較于有限元計算時間大大減小，可見采用本發(fā)明實施例的方法對目標(biāo)缺陷的漏磁信號進行計算，具有計算模型簡單、速度快的優(yōu)點。

實施例2

在本實施例中，該沿磁化方向的單元組合缺陷漏磁信號計算方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)目標(biāo)缺陷尺寸選取單元缺陷尺寸。具體包括：目標(biāo)缺陷的長度l＝48mm，寬度w＝24mm和深度d＝4.8mm，目標(biāo)缺陷是單元缺陷沿磁化方向的組合；選取單元缺陷尺寸為：長度l0＝l/2＝24mm，寬度w0＝w＝24mm和深度d0＝d＝4.8mm。其中，l0和l是缺陷的長度，沿磁化方向；w0和w是缺陷的寬度，垂直磁化方向；d0和d是缺陷的深度，沿被測材料的厚度方向。

步驟2：獲取單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)，其中，單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)是根據(jù)單元缺陷尺寸l0＝24mm，w0＝24mm，d0＝4.8mm采用有限元法預(yù)先計算得到的。

步驟3：對單元缺陷漏磁信號he(x,y,z)進行三維傅里葉變換，得到變換后的頻域信號fe(α,β,γ)。其中，三維傅里葉變換滿足下述公式：

其中，α，β和γ分別是x，y和z方向上的空間頻率變量。

步驟4：對變換后的頻域信號沿磁化方向進行平移變換操作，得到平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)。

其中，沿磁化方向進行平移變換操作滿足如下公式：

步驟5：將沿磁化方向平移變換后的兩個頻域信號feα-(α,β,γ)和feα+(α,β,γ)進行組合操作，得到組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)。其中，組合操作滿足如下公式：

fecombine(α,β,γ)＝feα-(α,β,γ)+feα+(α,β,γ)。

步驟6：將組合后的頻域信號fecombine(α,β,γ)進行三維傅里葉反變換，得到目標(biāo)缺陷(48mm×24mm×4.8mm)的漏磁信號ht(x,y,z)。其中，三維傅里葉反變換滿足下述公式：

在本實施例中，采用該方法計算得到的目標(biāo)缺陷漏磁信號曲線與采用有限元方法計算得到目標(biāo)缺陷漏磁信號曲線對比圖如圖3所示。從圖3中可以看出，采用本發(fā)明實施例的方法計算目標(biāo)缺陷耗時不需要進行有限元計算，直接對已知的單元缺陷漏磁信號進行組合變換，因此計算時間相較于有限元計算時間大大減小，可見采用本發(fā)明實施例的方法對目標(biāo)缺陷的漏磁信號進行計算，具有計算模型簡單、速度快的優(yōu)點。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。