【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及双层异质金属结构无损检测，尤其涉及一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法及定量评估方法。
技术介绍
1、由于飞机长期飞行在高湿度、高温、高盐分的大气环境中，所以构成飞机主要结构的铝合金件受损严重，其中以腐蚀和腐蚀疲劳产生的断裂最为严重。经调查发现，腐蚀严重的部位主要集中在铆钉孔周围、接缝及其他连接件的结合面；通常机身、机翼和尾翼的下表面蒙皮的腐蚀比上表面蒙皮的腐蚀更严重。其中，机翼壁板与钢结构框架的结合面是腐蚀缺陷的高发区，且在日常检查中不易被发现，给飞行安全带来了极大的隐患。
2、机翼壁板与钢结构框架形成了铝-钢双层板结构，由于飞机的形式比较恶劣，该结构的腐蚀易发区域为：钢结构上表面、机翼壁板下表面、机翼壁板上表面。受环境因素影响发生腐蚀的区域很大可能不是单一区域而是复合区域，即：机翼壁板与钢结构同时发生腐蚀。对于常规的检测来说，对机翼壁板与钢结构同时发生腐蚀进行检测是非常困难的。脉冲涡流是一种针对铝-钢双层板结构不同腐蚀区域分类检测的无损检测方法，用于及时发现损伤并对其进行评估，以便采取有效措施，避免结构失效，提高飞行安全。
3、脉冲涡流检测技术(pulsed eddy current,pec)由于包含了从直流到高频(高频一般为几十到几百khz)的很宽的频谱,不同频率形成的涡流在金属中具有不同的渗透深度,能够一次扫描检测多层结构不同深度的缺陷,因此受到研究界的重视,并已有部分应用。在提取pec信号的特征值时,最常用的是峰值高度、峰值时间和过零时间。这些特征值可对多层结构层间缺陷进行定位和定
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法及定量评估方法，以解决当前技术中只能检测出单一的缺陷的情况，能够同时对单层板及双层板缺陷进行区分并且判定减薄量。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，包括以下步骤：
3、(1)采集无减薄缺陷的脉冲涡流信号作为参考信号，记作vref；
4、(2)按检测顺序采集单层板减薄以及双层板减薄各类型的脉冲涡流信号为测量信号，记作vdec；
5、(3)计算测量信号vdec与参考信号vref的差值，记作差分信号vdif；
6、(4)采用主成分分析(pca)方法进行计算，将差分信号vdif作为主成分分析(pca)方法的输入，计算求得前三个主成分，使用第一主成分与第二主成分构成初级缺陷识别区分空间，使用第二主成分与第三主成分构成次级缺陷识别区别空间；
7、(5)通过初级缺陷识别区分空间进行区分得单层板减薄类型与双层板减薄；通过次级缺陷识别空间进一步区分双层板减薄得到两种双层板减薄类型。
8、进一步地，铝-钢双层板的材料设置上层板为铝板、下层板为钢板。
9、优选地，步骤(2)中，单层板减薄包含上层板减薄和下层板减薄，双层板减薄包含上层板上表面减薄+下层板上表面减薄和上层板下表面减薄+下层板上表面减薄；检测顺序为上层板减薄、下层板减薄、上层板上表面减薄+下层板上表面减薄、上层板下表面减薄+下层板上表面减薄。
10、优选地，步骤(3)中，所述差分信号按照公式一进行：
11、vdif＝vdec-vref 公式一。
12、优选地，步骤(4)中，所述的pca方法如下：
13、为了获得主成分或者特征信号，每一个测试数据的数据集就是一个列向量γn，n变量个数，m观察对象个数，因此得到一个m×n矩阵γ，如公式二所示：
14、γ＝[γ1,γ2,…,γm] 公式二，
15、协方差矩阵c由公式三得出：
16、
17、pca对协方差矩阵c进行处理，得到的特征向量如下所示：
18、μi＝γνi 公式四，
19、公式四中：νi是c的特征值，μi和特征信号相关，任意信号都可以定义为特征信号的线性组合，信号γ的主成分定义如下：
20、
21、w＝[w1,w2,…,wk] 公式六，
22、公式五中：w为画在坐标轴上的数据，它和特征向量相对应。
23、优选地，步骤(5)中，初级缺陷识别区分空间区分的缺陷类型包括上层板减薄、下层板减薄和双层板减薄，次级缺陷识别区分空间区分包括上层板上表面减薄+下层板上表面减薄和上层板下表面减薄+下层板上表面减薄。
24、本专利技术的另一目的还要求保护一种由上述检测方法所得到的结果进行定量评估的方法，包括如下步骤：
25、s1：使用参考信号vref和差分信号vdif，经过处理后得到灵敏度曲线，记作vsen；
26、s2：提取灵敏度曲线中的表征交叉点，根据表征交叉点时间与减薄量大小之间的对应关系，构建减薄量定量评估曲线；
27、s3：根据表征交叉点时间与幅值之间的关系构建特征曲线；
28、s4：提取特征曲线与灵敏度曲线之间的交点作为定量评估点；
29、s5：将定量评估点作为减薄定量评估曲线的输入，得到实际减薄量。
30、优选地，步骤s1中，所述灵敏度曲线变换按照公式七进行：
31、vsen＝vdif/vref公式七。
32、优选地，步骤s2中，表征交叉点的定义是：无论单层板减薄还是双层板减薄，在铝板或者钢板的减薄量相同的情况下，具有同一减薄量的灵敏度曲线会产生相交现象，交点即为表征交叉点。
33、优选地，步骤s2中，表征交叉点的提取方法：在灵敏度曲线的前半个周期内提取钢板减薄量的表征交叉点；在灵敏度曲线的后半个周期内提取铝板减薄量的表征交叉点。
34、与现有技术相比，本专利技术具备如下有益效果：
35、(1)本专利技术的检测方法可以对双层板进行同步检测，使用缺陷识别区分空间将不同的减薄类型区别开来，初级缺陷识别空间可以区分两种单层板减薄类型和双层板减薄；次级缺陷识别空间进一步对双层板减薄进行区分两种双层板减薄类型，解决了在无损检测领域中只能检测出单一的单层缺陷情况，实现了对双层板缺陷类型的区分。
36、(2)本专利技术中提出的不同区域减薄量的定量评估方法可以同时对上下两层金属板不同减薄区域的减薄量进行计算，得到上下两层金属板不同区域的减薄信息，为被测的铝-钢双层板结构健康状态评估及寿命预测提供支持，去除了安全隐患。
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1.一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：铝-钢双层板的材料设置上层板为铝板、下层板为钢板。
3.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：步骤(2)中，单层板减薄包含上层板减薄和下层板减薄，双层板减薄包含上层板上表面减薄+下层板上表面减薄和上层板下表面减薄+下层板上表面减薄；检测顺序为上层板减薄、下层板减薄、上层板上表面减薄+下层板上表面减薄、上层板下表面减薄+下层板上表面减薄。
4.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：步骤(3)中，所述差分信号按照公式一进行：
5.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的PCA方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：步骤(5)中，初级缺陷识别区分空间区分的缺陷类型包括上层板减薄、下层板减薄和双层板减薄，次级缺陷识别区分空间区分包
7.一种对权利要求1-6任一项所述的检测方法所得到的结果进行定量评估方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的定量评估方法，其特征在于：步骤S1中，所述灵敏度曲线变换按照公式七进行：
9.根据权利要求7所述的定量评估方法，其特征在于：步骤S2中，表征交叉点的定义是：无论单层板减薄还是双层板减薄，在铝板或者钢板的减薄量相同的情况下，具有同一减薄量的灵敏度曲线会产生相交现象，交点即为表征交叉点。
10.根据权利要求7所述的定量评估方法，其特征在于：步骤S2中，表征交叉点的提取方法：在灵敏度曲线的前半个周期内提取钢板减薄量的表征交叉点；在灵敏度曲线的后半个周期内提取铝板减薄量的表征交叉点。
...【技术特征摘要】
1.一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：铝-钢双层板的材料设置上层板为铝板、下层板为钢板。
3.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：步骤(2)中，单层板减薄包含上层板减薄和下层板减薄，双层板减薄包含上层板上表面减薄+下层板上表面减薄和上层板下表面减薄+下层板上表面减薄；检测顺序为上层板减薄、下层板减薄、上层板上表面减薄+下层板上表面减薄、上层板下表面减薄+下层板上表面减薄。
4.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：步骤(3)中，所述差分信号按照公式一进行：
5.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分类检测方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的pca方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种铝-钢双层板减薄缺陷分...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，尹永奇，吕程，邓志扬，宋小春，施海，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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