一種纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料層合板聲線示蹤算法
【專利摘要】一種纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料層合板聲線示蹤方法，屬于復(fù)合材料超聲檢測技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：以單鋪層為單元對計(jì)算區(qū)域分區(qū)，并利用彈性剛度矩陣及其旋轉(zhuǎn)變換，定量描述FRP復(fù)合材料彈性特性空間分布；結(jié)合Christoffel方程求解，分別獲得不同纖維取向鋪層對應(yīng)的準(zhǔn)縱波群速度值關(guān)于傳播方向角的函數(shù)關(guān)系式；計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格化，利用Dijkstra最短路徑搜索算法，搜尋超聲波由源點(diǎn)傳播至目標(biāo)點(diǎn)所經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)并計(jì)算對應(yīng)聲時(shí)。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)具有多層結(jié)構(gòu)、彈性各向異性以及不同纖維鋪放順序的FRP復(fù)合材料中超聲波傳播路徑和聲時(shí)的快速、精準(zhǔn)計(jì)算，能夠?yàn)檠芯砍暡▊鞑バ袨?、?yōu)化檢測參數(shù)、提高超聲成像質(zhì)量和精度提供支持。
【專利說明】
一種纖維増強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料層合板聲線示蹤算法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種纖維增強(qiáng)樹脂基(Fiber Reinforced Plastic，F(xiàn)RP)復(fù)合材料層 合板聲線示蹤算法，屬于復(fù)合材料超聲檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲檢測廣泛應(yīng)用于FRP復(fù)合材料內(nèi)部缺陷的表征與定量檢測。然而，F(xiàn)RP復(fù)合材 料因其層結(jié)構(gòu)以及纖維取向性排布，彈性各向異性及非均質(zhì)性顯著，致使超聲波在其中的 傳播行為復(fù)雜，具體表現(xiàn)為聲束偏折以及擇優(yōu)取向傳播，進(jìn)而導(dǎo)致超聲成像質(zhì)量差，缺陷定 位及定量失準(zhǔn)。因此，準(zhǔn)確描述超聲波的傳播路徑能夠?yàn)槌暢上裣辔恍Ｕ峁┲С?，并?有效提尚檢測效果及缺陷檢測能力。
[0003] 聲線示蹤法通過步進(jìn)式分析介質(zhì)局部區(qū)域彈性特性及界面對超聲波傳播的影響， 重建出路徑信息?？捎糜陬A(yù)測超聲波束的有效覆蓋范圍以及估算超聲波傳播時(shí)間。現(xiàn)有聲 線示蹤算法多基于Snell定律，計(jì)算界面折射所致超聲波傳播路徑的改變。德國聯(lián)邦材料研 究與測試研究所的Sanjeevareddy Kolkoori等人通過迭代使用Snell定律，提出了用于預(yù) 測各向異性奧氏體鋼多層結(jié)構(gòu)透射聲場分布的三維聲線示蹤算法;法國原子能委員會(huì)的S Journiac等則是借鑒地震學(xué)射線追蹤理論，推導(dǎo)出超聲波在碳纖維增強(qiáng)樹脂基（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP)復(fù)合材料中傳播時(shí)聲線位置矢量及慢度矢量關(guān)于傳播 時(shí)間的微分式。然而，上述聲線示蹤方案均采用迭代求解方式，計(jì)算量大，在高精度重建多 條聲線時(shí)顯得尤為低效。而源自計(jì)算機(jī)技術(shù)的Dijkstra最短路徑搜索算法則提供了一種新 的聲線示蹤方案，能夠?yàn)槌暡▊鞑バ袨檠芯繖z測參數(shù)優(yōu)選以及超聲成像相位校正提供快 速、精準(zhǔn)的分析工具。因此，開展Dijkstra最短路徑搜索算法用于FRP復(fù)合材料聲線示蹤的 研究，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出一種纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料層合板聲線示蹤算法，可實(shí)現(xiàn)超聲波傳 播路徑的描繪以及超聲波傳播時(shí)間的精確計(jì)算，能夠?yàn)槌暡▊鞑バ袨檠芯?、檢測參數(shù)優(yōu) 選以及超聲成像相位校正提供快速、精準(zhǔn)的分析工具。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料聲線示蹤算法，以單鋪 層為單元對計(jì)算區(qū)域分區(qū)，并利用彈性剛度矩陣及其旋轉(zhuǎn)變換，實(shí)現(xiàn)FRP復(fù)合材料彈性特性 空間分布的定量描述;將彈性剛度矩陣代入Christoffel方程求解，獲得不同纖維取向鋪層 對應(yīng)的準(zhǔn)縱波群速度值關(guān)于傳播方向角的函數(shù)關(guān)系式;計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格化，利用Dijkstra最 短路徑搜索算法，搜尋超聲波由源點(diǎn)傳播至目標(biāo)點(diǎn)所經(jīng)過的路徑并計(jì)算對應(yīng)聲時(shí)，具體執(zhí) 行如下步驟：
[0006] -、將FRP復(fù)合材料計(jì)算區(qū)域以鋪層為單元?jiǎng)澐譃橐幌盗蟹謪^(qū)，各分區(qū)等效為均質(zhì) 彈性各向異性介質(zhì)，并以彈性剛度矩陣描述分區(qū)的彈性特性；
[0007] 二、以0°纖維取向鋪層的彈性剛度矩陣Co為參考值，其它纖維取向鋪層的彈性剛 度矩陣值c( 0)由Co進(jìn)行Bond變換求得：
[0010] C(0)=M(9) XC〇XM(9)t (3)
[0011] 其中，0是纖維鋪放角度，M為Bond變換矩陣；
[0012] 三、將彈性剛度矩陣值c(0)以及試樣密度值P代入Christoffel方程，求解得到不 同纖維取向鋪層準(zhǔn)縱波群速度的慢度曲線；
[0013]四、借助MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件，構(gòu)建各纖維取向鋪層準(zhǔn)縱波群速度值關(guān)于傳播方 向角f的函數(shù)式V'(供)：
[0014] (4) n=l
[0015] 其中N表示擬合的階數(shù)，a(n)是擬合多項(xiàng)式的系數(shù)序列；
[0016]五、建立FRP復(fù)合材料層合板試樣的笛卡爾坐標(biāo)系，以超聲波源點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0,水 平向右為x軸正向，深度方向?yàn)閥軸正向；定義聲傳播方向角識(shí)為x軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的角度； 則超聲波由源點(diǎn)〇傳播至目標(biāo)點(diǎn)E的路徑及所需時(shí)間，可通過執(zhí)行如下步驟獲得：
[0017] 1.將源點(diǎn)0與目標(biāo)點(diǎn)E之間的矩形計(jì)算區(qū)域離散化，其中y軸方向網(wǎng)格化間距等于 單鋪層厚度S，x軸方向網(wǎng)格化間距需根據(jù)計(jì)算精度要求，選擇小于單鋪層厚度范圍內(nèi)的值； [0018] 2.判斷源點(diǎn)0( XQ，yQ)與目標(biāo)點(diǎn)E(XE，yE)之間的相對位置關(guān)系：
[0019]表1
[0021]其中，
[0022] Ax〇e = xe~x〇, Ay〇E = yE-y〇 (5)
[0023] dUK ~ ^j{xi：--\'0) +(.!>. -y〇) (6)
[0024] t0E =dOE/v((pOE) (7)
[0025] 而當(dāng)A y〇E辛〇且A xqe辛0時(shí)，需采用Di jkstra最短路徑搜索算法進(jìn)行聲線示蹤;此 外，當(dāng)△ y〇E〈〇時(shí)，源點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值互換；
[0026] 3.在A yQE>〇且A xqe>0時(shí)，采用Di jkstra最短路徑搜索算法進(jìn)行聲線示蹤的具 體執(zhí)行步驟如下：
[0027] (1)指定節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系：與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i (Xi，yi)能夠直接連接的節(jié)點(diǎn)j (Xj，yj) 間的相對位置關(guān)系需滿足如下條件：
[0028] A xij = Xj_Xi>0且 A yij=yj-yi = 8 (8)
[0029] (2)計(jì)算超聲波在鄰接節(jié)點(diǎn)組合間傳播所需時(shí)間，在鄰接節(jié)點(diǎn)i(xi，yi)和j(xj，yj)， 首先根據(jù)二節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值，計(jì)算得到其連線對應(yīng)的傳播方向角^根據(jù)連線所經(jīng)過鋪層的慢 度曲線，計(jì)算得到準(zhǔn)縱波群速度值V(外y);則超聲波由節(jié)點(diǎn)i傳播至j所需時(shí)間％= 4/v(抑 [0030] (3)借助MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件，采用Di jkstra最短路徑搜索算法計(jì)算超聲波由源 點(diǎn)〇傳播至目標(biāo)點(diǎn)E的路徑及聲時(shí)，遵循以下搜索原則：
[0031 ]①將源點(diǎn)0指定為起始節(jié)點(diǎn)，因此其對應(yīng)的聲時(shí)值等于Oils，同時(shí)指定超聲波由源 點(diǎn)〇傳播至其它所有節(jié)點(diǎn)的聲時(shí)為;
[0032] ②將所有節(jié)點(diǎn)狀態(tài)標(biāo)記為"未訪問"，并分配至"未訪問節(jié)點(diǎn)集合" S;
[0033] ③以起始節(jié)點(diǎn)0為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，考察超聲波經(jīng)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)傳播至其鄰接節(jié)點(diǎn)的路徑，相 應(yīng)的聲時(shí)值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的聲時(shí)加上超聲波在鄰接節(jié)點(diǎn)組合間傳播的聲時(shí);若新路徑的聲時(shí) 值小于原有值，則以此新路徑代替對應(yīng)鄰接節(jié)點(diǎn)的原有路徑;反之，則保持路徑和聲時(shí)信息 不變;完成遍歷后，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改為已訪問，并從集合S中移除；
[0034]④比較步驟③所得最新路徑下的聲時(shí)值，將集合S中具有最小聲時(shí)值的節(jié)點(diǎn)作為 新的起始節(jié)點(diǎn)；
[0035] ⑤重復(fù)步驟①~④，直至集合S為空集，搜索結(jié)束;輸出超聲波由源點(diǎn)0傳播至目標(biāo) 點(diǎn)E所經(jīng)過路徑的聲線圖像及聲時(shí)值。
[0036] 本發(fā)明的有益效果是:利用該算法可對超聲波在FRP復(fù)合材料中的傳播路徑和聲 時(shí)進(jìn)行快速、精確地計(jì)算和描述，能夠?yàn)槌晜鞑バ袨檠芯?、檢測參數(shù)優(yōu)選、提高超聲成像 質(zhì)量和精度提供支持。
【附圖說明】
[0037] 下面結(jié)合附圖，以碳纖維增強(qiáng)樹脂基（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP) 復(fù)合材料層合板為實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0038]圖1是CFRP復(fù)合材料單鋪層的準(zhǔn)縱波群速度慢度曲線，分別對應(yīng)(a)0°、（b)45°、 (c)90°和(d)-45°纖維取向。
[0039]圖2是計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格化示意圖。
[0040]圖3是節(jié)點(diǎn)間連接關(guān)系示意圖。
[0041]圖4是Di jkstra最短路徑搜索算法用于聲線示蹤的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖，以CFRP復(fù)合材料層合板為實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。其鋪放 順序?yàn)閇0/45/90/-45 ]，共4層，單鋪層厚度S = 〇. 15mm，密度為P = 1.56g/cm3。
[0043] 一、將CFRP復(fù)合材料層合板試樣以鋪層為單元，劃分為4個(gè)分區(qū)，各分區(qū)等效為均 質(zhì)彈性各向異性介質(zhì)，并以彈性剛度矩陣描述其彈性特性。其中，0°纖維鋪層對應(yīng)的彈性剛 度矩陣值Co如下 x 126.83 6.39 6.39 0 0 0 % 6.39 12.88 6.94 0 0 〇 6.39 6.94 12.88 0 0 Q ,
[0044] Ca= (GPa) (1) 0 0 0 0 2 97 0 0 1 1 J 0 0 0 0 4 85 0 、0 0 0: 0: 0 4.85；
[0045] 二、以0°纖維鋪層的彈性剛度矩陣Co為參考值，其它纖維取向鋪層的彈性剛度矩 陣值C( 0)可由Co進(jìn)行Bond變換求得 y sin5 61 0 cos2 0 0 -2cos <9sin 6* 0 、 0 1 0 0 0 0 n 1 n\ COS'^ 0 sin2 8 0 2sin <?G：〇s0 0
[0046] M{0)= (2) 0 0 0 -sin 9 0 -ms 6 cos 沒sin設(shè) 0 -sin汐c〇:s (9 Q sin2 ^-eos2 6* 0 ^ 0 D 0 cos.沒 0 -sm6 j
[0047] C(0)=M(9) XC〇XM(9)t (3)
[0048] 其中，0是纖維鋪放角度，M為Bond變換矩陣。
[0049] 以45°纖維鋪層為例，其彈性剛度矩陣值可由下式計(jì)算得到：
[0051]同理，分別求得-45°及90°纖維鋪層對應(yīng)的彈性剛度矩陣值如下：
(5) (6)
[0054]三、分別將步驟二計(jì)算所得0°、±45°及90°纖維鋪層的彈性剛度矩陣值及密度值 代入Christoffel方程，求解得到各自對應(yīng)的準(zhǔn)縱波群速度慢度曲線(如圖1示）。然后，借助 MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件的多項(xiàng)式擬合功能，構(gòu)造出準(zhǔn)縱波群速度值v(km/s)關(guān)于聲傳播方向 角滬（rad)的函數(shù)式： 'N
[0055] v ) = X ^ (n yp' 1 ^ 2?r) (7) n~l-
[0056]其中N表示擬合的階數(shù)，a(n)是擬合多項(xiàng)式的系數(shù)序列。
[0057]由圖1可知，90°纖維鋪層為橫觀各向同性平面，準(zhǔn)縱波群速度值恒等于2.89km/s; 同時(shí)，45°與-45°纖維鋪層的準(zhǔn)縱波群速度慢度曲線相同。因此，僅需對0°及45°鋪層進(jìn)行多 項(xiàng)式擬合。這里對供￡ [t 27T]范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，階數(shù)N=6,得到函數(shù)式如下：
[0059]四、建立CFRP復(fù)合材料層合板試樣的笛卡爾坐標(biāo)系，以超聲波源點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0， 水平向右為x軸正向，深度方向?yàn)閥軸正向。定義聲傳播方向角供為x軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的角 度。以六(0.6,0)、8(0,0.6)及(：(0.6,0.6)三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)為例，超聲波由源點(diǎn)0分別傳播至目標(biāo) 點(diǎn)A、B及C的路徑及所需時(shí)間，可通過執(zhí)行如下步驟獲得：
[0060] 1.將源點(diǎn)0與目標(biāo)點(diǎn)C之間的矩形計(jì)算區(qū)域離散化，其中y軸方向網(wǎng)格化間距等于 單鋪層厚度0.15mm，x軸方向網(wǎng)格化間距等于0.1mm，如圖2所示；
[0061] 2.判斷源點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的相對位置關(guān)系。顯然，A點(diǎn)位于0點(diǎn)右側(cè)同一水平位置， B點(diǎn)位于0點(diǎn)正下方，C點(diǎn)位于0點(diǎn)右下側(cè)。因此，超聲波由0點(diǎn)分別傳播至A和B點(diǎn)的路徑即為 兩點(diǎn)間的連線；
[0062] 3.超聲波由源點(diǎn)0分別傳播至目標(biāo)點(diǎn)A和B的路徑和聲時(shí)如表1所示：
[0063] 表 1
[0065]而對于目標(biāo)點(diǎn)C，需采用Dijkstra最短路徑搜索算法進(jìn)行聲線示蹤。具體執(zhí)行如下 步驟：
[0066] (1)指定節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，遵循以下原則：當(dāng)前節(jié)點(diǎn)只能與位于其右側(cè)的相鄰 下層節(jié)點(diǎn)直接連接;相對位置關(guān)系滿足圖3所示"X"標(biāo)識(shí)的節(jié)點(diǎn)組合間不能直接連接。以1# 節(jié)點(diǎn)為例，其鄰接節(jié)點(diǎn)包括7/12/17/22/27/32#節(jié)點(diǎn)；
[0067] (2)超聲波在鄰接節(jié)點(diǎn)組合間傳播的路徑為兩點(diǎn)間的連線，聲時(shí)值可由兩點(diǎn)間直 線距離與對應(yīng)傳播方向上準(zhǔn)縱波群速度的比值求得。因此，超聲波由1#節(jié)點(diǎn)傳播至其鄰接 7/12/17/22/27/32#節(jié)點(diǎn)的路徑和聲時(shí)如表2所示：
[0068] 表 2
[0070] (3)借助MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件，采用Dijkstra最短路徑搜索算法計(jì)算超聲波由源 點(diǎn)0傳播至目標(biāo)點(diǎn)C的路徑及聲時(shí)，遵循以下搜索原則：
[0071] ①將源點(diǎn)0(即1#節(jié)點(diǎn)）指定為起始節(jié)點(diǎn)，因此其對應(yīng)的聲時(shí)值等于Oys，同時(shí)指定 超聲波由源點(diǎn)〇傳播至其它所有節(jié)點(diǎn)的聲時(shí)為;
[0072] ②將所有節(jié)點(diǎn)狀態(tài)標(biāo)記為"未訪問"，并分配至"未訪問節(jié)點(diǎn)集合" S;
[0073] ③以1#起始節(jié)點(diǎn)為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，考察超聲波經(jīng)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)傳播至其鄰接節(jié)點(diǎn)的路徑， 相應(yīng)的聲時(shí)值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的聲時(shí)加上超聲波在鄰接節(jié)點(diǎn)組合間傳播的聲時(shí)。若新路徑的聲 時(shí)值小于原有值，則以此新路徑代替對應(yīng)鄰接節(jié)點(diǎn)的原有路徑;反之，則保持路徑和聲時(shí)信 息不變。完成遍歷后，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改為"已訪問"，并從集合S中移除。據(jù)此，1#當(dāng)前節(jié) 點(diǎn)的鄰接7/12/17/22/27/32#節(jié)點(diǎn)路徑、聲時(shí)及訪問狀態(tài)變化情況如表3所示：
[0074] 表 3
[0076]④比較步驟③所得最新路徑下的聲時(shí)值，將集合S中具有最小聲時(shí)值的節(jié)點(diǎn)作為 新的起始節(jié)點(diǎn)。由表3可知，"未訪問"節(jié)點(diǎn)中，7#節(jié)點(diǎn)的聲時(shí)值為0.060iiS的最小值，因此以 7#節(jié)點(diǎn)為新的起始節(jié)點(diǎn)；
[0077] ⑤重復(fù)步驟①~④，直至集合S為空集，搜索結(jié)束。超聲波由源點(diǎn)0傳播至目標(biāo)點(diǎn)C 的路徑及聲時(shí)如表4所示，聲線示蹤結(jié)果如圖4所示。
[0078] 表 4
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料聲線示蹤算法，其特征在于：以單鋪層為單元對計(jì)算 區(qū)域分區(qū)，并利用彈性剛度矩陣及其旋轉(zhuǎn)變換，實(shí)現(xiàn)FRP復(fù)合材料彈性特性空間分布的定量 描述;將彈性剛度矩陣代入Christoffel方程求解，獲得不同纖維取向鋪層對應(yīng)的準(zhǔn)縱波群 速度值關(guān)于傳播方向角的函數(shù)關(guān)系式;計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格化，利用Di jkstra最短路徑搜索算法， 搜尋超聲波由源點(diǎn)傳播至目標(biāo)點(diǎn)所經(jīng)過的路徑并計(jì)算對應(yīng)聲時(shí)，具體執(zhí)行如下步驟： 一、 將FRP復(fù)合材料計(jì)算區(qū)域以鋪層為單元?jiǎng)澐譃橐幌盗蟹謪^(qū)，各分區(qū)等效為均質(zhì)彈性 各向異性介質(zhì)，并以彈性剛度矩陣描述分區(qū)的彈性特性； 二、 以0°纖維取向鋪層的彈性剛度矩陣Co為參考值，其它纖維取向鋪層的彈性剛度矩陣 值C( Θ)由Co進(jìn)行Bond變換求得：C(0)=M(0) XC〇XM(9)T (3) 其中，Θ是纖維鋪放角度，Μ為Bond變換矩陣； 三、 將彈性剛度矩陣值(ΧΘ)以及試樣密度值p代入Christoffel方程，求解得到不同纖 維取向鋪層準(zhǔn)縱波群速度的慢度曲線； 四、 借助MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件，構(gòu)建各纖維取向鋪層準(zhǔn)縱波群速度值關(guān)于傳播方向角貨 的函數(shù)式其中N表示擬合的階數(shù)，a(n)是擬合多項(xiàng)式的系數(shù)序列； 五、 建立FRP復(fù)合材料層合板試樣的笛卡爾坐標(biāo)系，以超聲波源點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0,水平向 右為X軸正向，深度方向?yàn)閥軸正向；定義聲傳播方向角供為X軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的角度;則 超聲波由源點(diǎn)〇傳播至目標(biāo)點(diǎn)E的路徑及所需時(shí)間，可通過執(zhí)行如下步驟獲得：1. 將源點(diǎn)〇與目標(biāo)點(diǎn)E之間的矩形計(jì)算區(qū)域離散化，其中y軸方向網(wǎng)格化間距等于單鋪 層厚度S，x軸方向網(wǎng)格化間距需根據(jù)計(jì)算精度要求，選擇小于單鋪層厚度范圍內(nèi)的值；2. 判斷源點(diǎn)0(XQ，yo)與目標(biāo)點(diǎn)E(XE，yE)之間的相對位置關(guān)系： 表1 而當(dāng)Δ ye?辛0且Δ xqe辛0時(shí)，需采用Di jkstra最短路徑搜索算法進(jìn)行聲線示蹤;此外，當(dāng) Δ yOE〈〇時(shí)，源點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值互換；3.在Δ ycm>〇且Δ xqe>〇時(shí)，米用Di jkstra最短路徑搜索算法進(jìn)彳丁聲線不蹤的具體執(zhí)行 步驟如下： (1) 指定節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系：與當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i (xi，y i)能夠直接連接的節(jié)點(diǎn)j (xj，y j)間的 相對位置關(guān)系需滿足如下條件： A Xij = Xj-Xi>〇且 Δ yij = yj-yi = 3 (8) (2) 計(jì)算超聲波在鄰接節(jié)點(diǎn)組合間傳播所需時(shí)間，在鄰接節(jié)點(diǎn)i (Xi，yi)和j (Xj，yj)，首先 根據(jù)二節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值，計(jì)算得到其連線對應(yīng)的傳播方向角％;根據(jù)連線所經(jīng)過鋪層的慢度 曲線，計(jì)算得到準(zhǔn)縱波群速度值v(奶;/);則超聲波由節(jié)點(diǎn)i (Xi，yi)傳播至j (Xj，yj)所需時(shí)間 %= di/vifij)·, (3) 借助MATLAB科學(xué)計(jì)算軟件，采用Dijkstra最短路徑搜索算法計(jì)算超聲波由源點(diǎn)0傳 播至目標(biāo)點(diǎn)E的路徑及聲時(shí)，遵循以下搜索原則： ① 將源點(diǎn)〇指定為起始節(jié)點(diǎn)，因此其對應(yīng)的聲時(shí)值等于〇ys，同時(shí)指定超聲波由源點(diǎn)0傳 播至其它所有節(jié)點(diǎn)的聲時(shí)為; ② 將所有節(jié)點(diǎn)狀態(tài)標(biāo)記為"未訪問"，并分配至"未訪問節(jié)點(diǎn)集合"S; ③ 以起始節(jié)點(diǎn)〇為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，考察超聲波經(jīng)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)傳播至其鄰接節(jié)點(diǎn)的路徑，相應(yīng)的 聲時(shí)值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的聲時(shí)加上超聲波在鄰接節(jié)點(diǎn)組合間傳播的聲時(shí);若新路徑的聲時(shí)值小 于原有值，則以此新路徑代替對應(yīng)鄰接節(jié)點(diǎn)的原有路徑；反之，則保持路徑和聲時(shí)信息不 變;完成遍歷后，將當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)改為已訪問，并從集合S中移除； ④ 比較步驟③所得最新路徑下的聲時(shí)值，將集合S中具有最小聲時(shí)值的節(jié)點(diǎn)作為新的 起始節(jié)點(diǎn)； ⑤ 重復(fù)步驟①~④，直至集合S為空集，搜索結(jié)束;輸出超聲波由源點(diǎn)0傳播至目標(biāo)點(diǎn)E 所經(jīng)過路徑的聲線圖像及聲時(shí)值。
【文檔編號(hào)】G06F17/11GK105930309SQ201610289606
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】林莉, 羅忠兵, 曹歡慶, 蘇慧敏, 金士杰
【申請人】大連理工大學(xué)