本发明属于无损检测，具体涉及一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法、电子设备及存储介质。
背景技术：
1、激光超声导波检测技术是一种远距离、非耦合的检测方法。主要原理为一束脉冲激光用于在结构中激发超声导波，并通过光学方法远距离探测超声波，从而实现对工件内部缺陷的非耦合检测。
2、在学术论文1(曾吕明等，薄型层压复合材料的大视场激光超声检测研究，火箭推进，2023，66(22):53-59)中，使用一套大视场激光超声检测系统对层压复合材料中的内部缺陷进行了检测，有效检出了黏结层的压痕和气泡形成的微空洞缺陷。在学术论文2(谭辉等，丁羟衬层固化状态的激光超声实时监测方法研究，北京理工大学学报，2022，42(08):175-185)中，利用激光超声系统和超声波透射法对衬层的固化过程进行状态表征，解决了丁羟衬层固化状态的非耦合检测问题。
3、在学术论文3(郑伟伟等，利用激光-电磁超声检测钛钢复合板脱粘，应用激光，2022，42(05):102-108)中，结合激光超声和电磁超声技术检测了钛钢复合板结合面中的脱粘缺陷，通过信号幅值的变化特征准确地判定了脱粘缺陷。
4、激光激发的超声导波在夹层结构中的传播机制较为复杂，且信号的频散十分严重，难以从中提取缺陷信息。现有技术对于如何从提取出可用于表征缺陷的信号特征研究较少，难以得到高质量的成像结果，无法给出脱粘缺陷面积信息。
技术实现思路
1、本发明要解决的问题是难以从复杂的超声导波信号中提取缺陷信息，进而无法得到可靠性较高的成像结果的问题，提出一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法、电子设备及存储介质。
2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
3、一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，包括如下步骤：
4、s1.脉冲激光入射工件表面，使用激光多普勒干涉仪采集缺陷处和非缺陷处的典型激光超声导波信号；
5、s2.对步骤s1采集的缺陷处和非缺陷处的典型激光超声导波信号，采用连续小波变换方法分别求得非缺陷处信号的时频谱图和缺陷处信号的时频谱图，将两幅时频谱图对应位置的幅值做差，生成差值时频谱图，获取缺陷对信号时频能量分布作用的时间和频率范围；
6、s3.通过步骤s1得到的信号的采样频率计算mallat算法的不同层细节信号的频率范围，然后根据步骤s2得到的缺陷对信号时频能量分布作用的时间和频率范围，选择适合用于表征缺陷的细节信号的层数以及信号的时间范围；
7、s4.对步骤s1中采集的非缺陷处的典型激光超声导波信号进行mallat算法分解得到非缺陷处的典型激光超声导波信号的细节信号，选择步骤s3中mallat算法的细节信号层数对应的非缺陷处的典型激光超声导波信号的细节信号作为参考信号sr；
8、s5.设置步骤s1的激光多普勒干涉仪的激光和脉冲激光在工件表面相对位置固定，对工件进行栅格扫查直至覆盖全部待检测区域得到全部待检测区域的信号，对位置(xi,yi)处的信号yi进行mallat算法分解，得到指定层细节信号记为si；
9、s6.计算步骤s4得到的参考信号sr和步骤s5得到的位置(xi,yi)处的指定层细节信号si的皮尔逊相关系数ri；
10、s7.将步骤s6计算得到的皮尔逊相关系数ri进行彩色映射，皮尔逊相关系数接近0时，颜色为红色，表示缺陷；皮尔逊相关系数接近1时，颜色为蓝色，表示没有缺陷；配合其位置坐标(xi,yi)，将ri转换为图像中指定位置的像素点，得到待检测区域的完整图像；
11、s8.使用otsu方法对步骤s7得到的待检测区域的完整图像进行二值化，并对二值化图像进行形态学处理，然后计算缺陷面积。
12、进一步的，步骤s1的具体实现方法为使用脉冲激光入射工件表面，调节脉冲激光能量，使工件表面温度不超过其融化温度，以热弹效应激发超声导波，分别在导波信号穿过缺陷区和非缺陷区后，使用激光多普勒干涉仪测量光束的频移，获取检测点的离面位移作为缺陷处和非缺陷处的典型激光超声导波信号。
13、进一步的，步骤s2的具体实现方法包括如下步骤：
14、s2.1.选用广义morse小波gmw对步骤s1中采集到的缺陷处和非缺陷处的典型激光超声导波信号进行连续小波变换，分别求得非缺陷处和缺陷处信号的时频谱图，gmw在频域上表示的表达式为：
15、
16、其中，ψβ,γ为gmw的频域波形，u为单位步长，ω为角频率，β为紧致性参数，γ为gmw的对称性系数，e为自然对数；
17、通过β和γ调整gmw的波形和特性，用于实现对不同频率信号的分析；
18、s2.2.将步骤s1得到的非缺陷处和缺陷处信号的时频谱图的对应位置的幅值做差，生成差值时频谱图，基于缺陷处信号与非缺陷处信号差异大的位置在差值时频谱图呈现出红色，得到缺陷对信号时频能量分布作用的时间和频率范围。
19、进一步的，步骤s3的具体实现方法包括如下步骤：
20、s3.1.依据步骤s1得到的激光多普勒干涉仪的实际采样频率和基频计算mallat算法不同层细节信号频率范围，mallat算法的实际频带划分数目pz由下式向最近的整数取整获得，表达式为：
21、
22、其中，p为理论频带划分数目，fs为采样频率，ff为基频；
23、第n层的细节信号的频率范围表示为
24、s3.2.基于步骤s2得到的缺陷对信号时频能量分布作用的频率范围，选取适合用于表征缺陷的mallat算法的细节信号层数，然后基于步骤s2得到的缺陷对信号时频能量分布作用的时间范围，确定细节信号的时间范围。
25、进一步的，步骤s6中皮尔逊相关系数定义为两个变量之间的协方差和标准差的商，通过样本点(xi,yi)的标准分数均值估计得到皮尔逊相关系数，ri的表达式为：
26、
27、其中，xi和yi为抽出的样本，为xi的样本均值，d(x)为xi的样本标准差，为yi的样本均值，d(y)为yi的样本标准差，n为样本数。
28、进一步的，步骤s7中皮尔逊相关系数ri经伪彩色映射后像素颜色以rgb的方式表示，蓝色b值由下式向最近的整数取整获得，表达式为：
29、
30、绿色g值由下式向最近的整数取整获得：
31、
32、红色r值由下式向最近的整数取整获得：
33、
34、一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法的步骤。
35、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法。
36、本发明的有益效果：
37、本发明所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，基于小波细节信号相关性进行成像，解决了时域信号幅值成像缺陷表征效果差，难以从复杂的超声导波信号中提取缺陷信息，进而无法得到可靠性较高的成像结果的问题。实现了从信号中有效提取缺陷信息，得到的检测图像能较好的反应缺陷的位置、形貌及面积尺寸。
1.一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，其特征在于，步骤s1的具体实现方法为使用脉冲激光入射工件表面，调节脉冲激光能量，使工件表面温度不超过其融化温度，以热弹效应激发超声导波，分别在导波信号穿过缺陷区和非缺陷区后，使用激光多普勒干涉仪测量光束的频移，获取检测点的离面位移作为缺陷处和非缺陷处的典型激光超声导波信号。
3.根据权利要求2所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，其特征在于，步骤s2的具体实现方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，其特征在于，步骤s3的具体实现方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，其特征在于，步骤s6中皮尔逊相关系数定义为两个变量之间的协方差和标准差的商，通过样本点(xi,yi)的标准分数均值估计得到皮尔逊相关系数，ri的表达式为：
6.根据权利要求5所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法，其特征在于，步骤s7中皮尔逊相关系数ri经伪彩色映射后像素颜色以rgb的方式表示，蓝色b值由下式向最近的整数取整获得，表达式为：
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6任一项所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的一种夹层结构激光超声导波成像检测及脱粘缺陷面积测量方法。
