本技术涉及复合材料结构的损伤检测，尤其涉及一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法和系统。
背景技术：
1、增强型碳纤维复合材料是一种结构和性能良好的复合材料，包含环氧树脂夹层的增强型碳纤维复合材料具有夹层结构，夹层结构通常由两个或多个通过轻质芯材(如蜂窝或泡沫)分隔开的刚性面板通过粘合等方式组成。面板之间的分隔增强了夹层结构的整体结构强度和稳定性。但由于低速冲击、循环载荷和恶劣的工作环境，夹层结构容易形成各种损伤，影响增强型碳纤维夹层复合材料的整体性能。
2、轻微可见压痕损伤通常难以通过视觉检测发现，随着时间的推移，会导致结构性能的逐步退化。现有的损伤检测方法，如常规的时间反转法，通常需要使用基线信息，而基于幅度衰减的概率损伤检测方法，通常依赖于基准信号和物理反转过程，这限制了其在实际工程应用中的适用性。且现有技术的损伤检测方法仍然依赖于信号的物理时间反转过程，需要至少两次信号激励才能完成物理时间反转过程，信号重建质量和损伤成像精度有限，误差较大，无法精准定位损伤位置和损伤情况。如何降低物理反转过程中的误差，且能快速精准地实现损伤定位，是当前技术面临的困难。
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、有鉴于此，本技术提出了一种基于虚拟时间反转的复合材料的检测方法和系统，通过改进的虚拟时间反转法，采用无基线检测，避开了物理反转过程以及误差，基于频域变换的虚拟时间反转操作，通过将输入和输出信号通过离散傅里叶变换转换至频域来计算前向传递路径的传递函数，构建虚拟时间反转过程，实现无基线和高精度的损伤检测，实现高效高精度的损伤检测，解决了现有技术中信号重建质量和损伤成像精度有限，无法精准定位损伤位置和损伤情况的技术问题，能够形成高精度的损伤成像，可以精准定位损伤位置和测量损伤情况。
2、本技术的技术方案如下：
3、本技术的第一方面提供了一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，包括以下步骤：
4、第一传感器发射原始输入信号至第二传感器；
5、所述第二传感器将所述原始输入信号，经过虚拟时间反转产生反转信号，并发送所述反转信号至所述第一传感器；
6、所述第一传感器将所述反转信号转化为重建信号，计算所述重建信号与所述原始输入信号之间的相似度，以计算损伤指数；
7、根据所述损伤指数完成损伤定位及损伤成像。
8、具体地，所述的所述第二传感器将所述原始输入信号经过虚拟时间反转产生反转信号，并模拟发送所述反转信号至所述第一传感器，包括：
9、所述第二传感器收到所述原始输入信号并生成第一响应信号；
10、根据所述原始输入信号和所述第一响应信号，通过频域转换构建虚拟传递函数；
11、基于所述虚拟传递函数，通过所述虚拟时间反转的处理，生成虚拟的反转信号；
12、模拟将所述虚拟的反转信号沿着反转路径发送至所述第一传感器的过程。
13、具体地，所述基于所述虚拟传递函数，通过所述虚拟时间反转处理，生成虚拟的反转信号，包括步骤：
14、对所述第一响应信号进行第一次频散项消除，生成第一优化信号；
15、对所述第一优化信号进行离散傅里叶变换，在时域进行反转，生成所述虚拟的反转信号。
16、具体地，所述根据所述原始输入信号和所述第一响应信号计算传递函数之后，还包括步骤：
17、对所述传递函数取共轭，获得时间反转传递函数。
18、具体地，所述第一传感器将所述反转信号转化为重建信号，计算所述重建信号与所述原始输入信号之间的相似度，以计算损伤指数，包括步骤：
19、模拟所述反转信号从所述第二传感器发射到所述第一传感器的过程以获得虚拟的第二响应信号；
20、基于所述第二响应信号，获得重建信号；
21、计算所述重建信号与所述原始输入信号之间的相似度，以计算损伤指数。
22、具体地，所述模拟所述反转信号从所述第二传感器发射到所述第一传感器的过程以获得虚拟的第二响应信号，包括步骤：
23、将所述反转信号进行傅里叶变换转换到频域，再与所述时间反转传递函数相乘，然后对所述相乘的结果进行傅里叶反变换转换到时域，从而得到所述第二响应信号。
24、具体地，所述基于所述第二响应信号，获得重建信号，包括步骤：
25、对所述第二响应信号进行第二次频散项消除，生成第二优化信号；
26、对所述第二优化信号进行离散傅里叶反变换进行时域反转，生成所述重建信号。
27、具体地，所述增强型碳纤维复合材料为具有夹层结构的增强型碳纤维环氧树脂夹层复合材料。
28、本技术的第二方面在于提供一种基于虚拟时间反转的增强型碳纤维复合材料的损伤检测系统，包括传感器网络装置和数据采集处理装置；
29、具体地，所述传感器网络装置包括压电传感器阵列，所述压电传感器阵列包括若干压电传感器，每个所述压电传感器内嵌有微控制器，所述压电传感器作为lamb波激发信号器和lamb波信号第二传感器；
30、具体地，所述数据采集处理装置包括：
31、信号激发模块，用于激发并产生原始输入信号，所述原始输入信号为lamb波；
32、信号接收和分析模块，包括第一优化单元、第二优化单元和时间反转单元；第一优化单元用于根据接受到的原始输入信号产生第一响应信号，并对所述第一响应信号进行频散项消除，以生成第一优化信号；时间反转单元用于将第一优化信号进行虚拟的时间反转，并计算传递函数和时间反转传递函数；
33、第二优化单元用于模拟反转发射的过程，模拟反转信号从第二传感器发射到第一传感器以生成第二响应信号，并对所述第二响应信号进行频散项消除，以生成第二优化信号；
34、损伤信息获取模块，用于对比重建信号和原始信号之间的相似度，分析和计算损伤指数，提供损伤数据；
35、成像分析模块，重构出检测结构中裂纹损伤可能存在的区域；采用概率成像原理重构裂纹损伤图像，评估裂纹的长度。
36、具体地，所述压电传感器阵列为包含多个压电传感器的方形阵列或者圆形阵列；每一个所述压电传感器内嵌有微控制器，所述压电传感器作为lamb波的原始输入信号的激发信号器和接收信号器。
37、本技术的第三方面在于提供一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质上存储有一种基于虚拟时间反转的增强型碳纤维复合材料的损伤检测方法的程序，所述程序由处理器执行时实现以下步骤：
38、第一传感器发射原始输入信号至第二传感器；
39、所述第二传感器将所述原始输入信号，经过虚拟时间反转产生虚拟的反转信号，并模拟发送所述反转信号至所述第一传感器；
40、所述第一传感器将所述反转信号转化为重建信号，计算所述重建信号与所述原始输入信号之间的相似度，以计算损伤指数；
41、根据所述损伤指数完成损伤定位及损伤成像。
42、相对于现有技术具有以下有益效果：
43、(1)本技术对不同尺寸的增强型碳纤维蜂窝夹层结构的轻微可见压痕损伤提供较高的损伤检测精度。
44、(2)本技术通过频域变换获得传递函数，并构建虚拟时间反转过程，实现无基线损伤检测极大地降低了散射/边界反射波对物理时间反转过程的影响，提高了超声导波(lamb)波的时间可逆性和空间互易性。
45、(3)本技术基于改进的虚拟时间反转法，在lamb波具有最高可探测性和激发性的甜点频率(200khz)附近获得最高探测精度的结果。
46、(4)本技术显著减少了传统物理时间反转法的过程中所需的物理反转和激发信号的测量时间/过程，节省时间，且无需物理转换致动器和接收器的激励顺序，提高了处理效率。
1.一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，其特征在于，所述的所述第二传感器将所述原始输入信号经过虚拟时间反转产生反转信号，并模拟发送所述反转信号至所述第一传感器，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，其特征在于，所述基于所述虚拟传递函数，通过所述虚拟时间反转处理，生成虚拟的反转信号，包括步骤：
4.根据权利要求2所述的一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，其特征在于，所述根据所述原始输入信号和所述第一响应信号计算传递函数之后，还包括步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，其特征在于，所述第一传感器将所述反转信号转化为重建信号，计算所述重建信号与所述原始输入信号之间的相似度，以计算损伤指数，包括步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，其特征在于，所述模拟所述反转信号从所述第二传感器发射到所述第一传感器的过程以获得虚拟的第二响应信号，包括步骤：
7.根据权利要求5所述的一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法，其特征在于，所述基于所述第二响应信号，获得重建信号，包括步骤：
8.一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测系统，其特征在于，包括传感器网络装置和数据采集处理装置；
9.根据权利要求8所述的一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测系统，其特征在于，所述压电传感器阵列为包含多个压电传感器的方形阵列或者圆形阵列；每一个所述压电传感器内嵌有微控制器，所述压电传感器作为lamb波的原始输入信号的激发信号器和接收信号器。
10.一种非暂时性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂时性计算机可读存储介质上存储有一种基于虚拟时间反转的复合材料的损伤检测方法的程序，所述程序由处理器执行时实现以下步骤：
