CN112798686A - 一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法，方法中，被测结构表面布置压电传感器阵列，根据全频带响应信号，计算激励阵元、采集阵元构成的激励采集对的频率响应函数，构造频散预补偿信号；将频散预补偿信号与频率响应函数在频域相乘，得到频域预补偿响应信号；根据采集阵元到坐标位置的焦点的距离，对所述频域预补偿响应信号频散后补偿，得到频域频散后补偿信号，直至遍历所有传感器激励采集对，将所述所有传感器激励采集对的时域频散后补偿信号进行叠加，叠加后的信号在聚焦时刻的希尔伯特包络幅值作为焦点损伤程度指示，给所有像素点赋值进行损伤成像，每个像素点的值为对应焦点位置的损伤程度指示值。

Description

一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法
技术领域
本发明属于结构监测的技术领域，特别是一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法。
背景技术
Lamb波是一种在薄板结构当中传播的具有高敏感性和低衰减性的超声导波，因此广泛运用于结构健康监测领域。在飞机叶片和各种板状、壳状结构当中发挥着重要的作用，能够及时预警潜在的结构内部损伤，为财产安全和生命安全提供保障。
然而Lamb波也有多模态和频散的缺点的，这造成了回波能量的弥散，使得缺陷的定位准确度和可识别性降低。Lamb波相控阵聚焦方法是一种将能量聚集到一个点的损伤监测方法，以提高监测点的到达能量来增强有损伤时的反射能量。通常有两种聚焦方式，一是直接激励窄带信号进行聚焦，这是一种频散的聚焦方式；二是通过对激励信号进行预补偿设计，使得Lamb波信号虽以频散方式传播，但是仍能够以窄带形式聚焦到一点，进一步的增强了监测点的反射能量。然而两种方法的缺点都是尤为影响其使用的，第一种方法是一种实施简便的方法，但是对缺陷的定位准确性和敏感性低；第二种方法对缺陷的识别具有高敏感性和高定位准确性，然而由于其监测每一个点都需要设计和激励信号，使得即使一个小区域的检测也得花费大量的时间。
为了解决上述Lamb波相控阵聚焦检测技术的缺点，本发明不仅可以解决Lamb波检测的频散问题，更重要的是能够解决Lamb波相控阵聚焦检测的耗时问题。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法，本发明不仅解决了Lamb波的频散问题，而且极大的提升了Lamb波相控阵聚焦的损伤检测速度，使Lamb波相控阵聚焦的损伤检测方法能够更加方便的运用于实际的工业应用。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法包括以下步骤：
S100：于被测结构表面布置压电传感器阵列，压电传感器阵列的阵元Pm(m＝1，...N)依次激励全频带信号fm(t)，同时其余阵元Pn(n＝1，...N，n≠m)采集所述被测结构的响应信号umn(t)，设激励阵元Pm的坐标为(xm，ym)，采集阵元Pn的坐标为(yn，yn)，下标m和n分别为激励阵元编号标识符和采集阵元编号标识符；
S200：根据所述响应信号umn(t)，计算坐标(xm，ym)位置的激励阵元Pm、坐标(xn，yn)位置的采集阵元Pn构成的激励采集对的频率响应函数Hmn(ω)，其中，ω为角频率，t为时间，其中，激励阵元Pm和采集阵元Pn组成一个激励采集对Pm-Pn，传感器阵列中一个传感器作为激励阵元时，共计有(N一1)个激励采集对，当所有传感器都轮流充当激励阵元时共计有N(N-1)个激励采集对；
S300：根据坐标(xm，ym)位置的激励阵元Pm到坐标(x，y)位置的焦点Fxy的距离Lm和设定在时刻tF聚焦的窄带信号S(ω)，构造频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)；
S400：将所述频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)与所述频率响应函数Hmn(ω)在频域相乘，得到频域预补偿响应信号Gmn(ω)；
S500：根据坐标(xn，yn)位置的采集阵元Pn到坐标(x，y)位置的焦点的距离Ln，对所述频域预补偿响应信号Gmn(ω)频散后补偿，得到频域频散后补偿信号Comp_Gmn(ω)，再重复步骤S300至S500，直至遍历所有传感器激励采集对Pm-Pn；
S600：将所述所有传感器激励采集对Pm-Pn的时域频散后补偿信号comp_gmn(t)进行叠加，叠加后的信号在tF聚焦时刻的希尔伯特包络幅值Ix，y作为坐标(x，y)位置的焦点Fxy损伤程度指示，重复步骤S300至S600，直至所有焦点都被检测完；
S700：给所有像素点赋值进行损伤成像，每个像素点的值为对应焦点位置的损伤程度指示值Ix，y。
所述的方法中，步骤S100中，激励信号fm(t)为全频带信号，即fm(t)的频域表达式Fm(ω)的每一个频率点的幅值不为0，为便于求取频率响应函数Hmn(ω)，所述激励信号fm(t)可为阶跃信号和线性调频信号，但不局限于所述的两种信号。
所述的方法中，步骤S200中，频率响应函数Hmn(ω)根据下式求得：
Figure BDA0002883953670000031
其中，ω为角频率，t为时间，Umn(ω)和Fm(ω)分别为响应信号umn(t)和激励信号fm(t)的频域表达。
所述的方法中，步骤S300中，被测结构表面划分成像矩形网格，每个网格代表一个像素点，每个网格的中心作为相控阵聚焦的焦点，坐标为(x，y)。
所述的方法中，步骤S300中，基于所述聚焦的窄带信号S(ω)，所述的频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)为：
Figure BDA0002883953670000034
其中，e为自然对数，i为虚数单位，波数k(ω)是角频率ω的函数，波数k(ω)随着角频率ω的变化而变化，单位为1/m。
所述的方法中，所述的波数k(ω)通过数值求解或实验获得。
所述的方法中，所述的聚焦的窄带信号S(ω)为：
Figure BDA0002883953670000032
其中，t为时间，dt表示对时间的一阶微分，H(t)为单位阶跃函数，e为自然对数，i为虚数单位，fm和fc分别为调质频率和中心频率，tF为设定的聚焦时刻，根据检测区域的大小设定。
所述的方法中，步骤S500中，所述的频散后补偿信号Comp_Gmn(ω)通过下式计算得到：
Figure BDA0002883953670000033
其中，e为自然对数，i为虚数单位，波数k(ω)是角频率ω的函数，波数k(ω)随着角频率ω的变化而变化，单位为1/m。
所述的方法中，步骤S600中，所述的时域频散后补偿信号comp_gmn(t)通过下式计算得到：
Figure BDA0002883953670000041
其中，e为自然对数，i为虚数单位，ω为角频率，dω表示对角频率的一阶微分。
所述的方法中，步骤S600中，所述的坐标(x，y)位置的焦点Fxy的损伤程度指示值Ix，y由下式计算得到：
Figure BDA0002883953670000042
其中，Hilbert(·)为希尔伯特变换，m表示第m个阵元激励信号，n表示第n个阵元采集信号，tF为聚焦时刻。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：基于频率响应函数和频散补偿，可以快速的对被测结构实施以Lamb波相控阵聚焦方式进行损伤检测，不仅损伤检测定位准确度高，而且相比一般的Lamb聚焦检测手段具有极大的速度优势。同时，数据存储只需要存储阶跃响应的数据，大大的节省了数据存储的硬件要求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的步骤示意图；
图2是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的铝板结构中一维线性传感器阵列布置、焦点划分以及信号激励和采集示意图；
图3(a)至图3(b)是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的一个根据窄带聚焦信号设计的预补偿激励信号的波形图；
图4是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的一个对频散信号进行频散后补偿的波形图；
图5是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的一个将图4当中所有传感器对的频散后补偿信号进行叠加的一个示意图；
图6是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的一个无损伤聚焦点(即图2中所示的D2聚焦点)的频散后补偿时域信号叠加后的波形图；
图7是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的一个有损伤聚焦点(即图2中所示的D1聚焦点)的频散后补偿时域信号叠加后的波形图；
图8是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的图2中无参考损伤检测成像图；
图9是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的图2中有参考损伤检测成像图；
图10是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的铝板结构中二维环形传感器阵列布置以及板内损伤示意图；
图11是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的图10中无参考的D1单损伤检测成像图；
图12是根据本发明一个实施例的基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的图10中无参考的D1和D2多损伤检测成像图；
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。
具体实施方式
下面将参照附图1至图12更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
图1为一个基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法的步骤示意图，如图1所示，一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法包括以下步骤：
S100：于被测结构表面布置压电传感器阵列，压电传感器阵列的阵元Pm(m＝1，...N)依次激励全频带信号fm(t)，同时其余阵元Pn(n＝1，...N，n≠m)采集所述被测结构的响应信号umn(t)，设激励阵元Pm的坐标为(xm，ym)，采集阵元Pn的坐标为(xn，yn)，下标m和n分别为激励阵元编号标识符和采集阵元编号标识符；
S200：根据所述响应信号umn(t)，计算坐标(xm，ym)位置的激励阵元Pm、坐标(xn，yn)位置的采集阵元Pn构成的激励采集对的频率响应函数Hmn(ω)，其中，ω为角频率，t为时间，其中，激励阵元Pm和采集阵元Pn组成一个激励采集对Pm-Pn，传感器阵列中一个传感器作为激励阵元时，共计有(N-1)个激励采集对，当所有传感器都轮流充当激励阵元时共计有N(N-1)个激励采集对；
S300：根据坐标(xm，ym)位置的激励阵元Pm到坐标(x，y)位置的焦点Fxy的距离Lm和设定在时刻tF聚焦的窄带信号5(ω)，构造频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)；
S400：将所述频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)与所述频率响应函数Hmn(ω)在频域相乘，得到频域预补偿响应信号Gmn(ω)；
S500：根据坐标(xn，yn)位置的采集阵元Pn到坐标(x，y)位置的焦点Fxy的距离Ln，对所述频域预补偿响应信号Gmn(ω)频散后补偿，得到频域频散后补偿信号Comp_Gmn(ω)，再重复步骤S300至S500，直至遍历所有传感器激励采集对Pm-Pn；
S600：将所述所有传感器激励采集对Pm-Pn的时域频散后补偿信号comp_gmn(t)进行叠加，叠加后的信号在tF聚焦时刻的希尔伯特包络幅值Ix，y作为坐标(x，y)位置的焦点Fxy损伤程度指示，重复步骤S300至S600，直至所有焦点都被检测完；
S700：给所有像素点赋值进行损伤成像，每个像素点的值为对应焦点位置的损伤程度指示值Ix，y。
所述的方法的优选实施方式中，步骤S100中，激励信号fm(t)为全频带信号，即fm(t)的频域表达式Fm(ω)的每一个频率点的幅值不为0，为便于求取频率响应函数Hmn(ω)，所述激励信号fm(t)可为阶跃信号和线性调频信号，但不局限于所述的两种信号。
所述的方法的优选实施方式中，步骤S200中，频率响应函数Hmn(ω)根据下式求得：
Figure BDA0002883953670000071
其中，ω为角频率，t为时间，Umn(ω)和Fm(ω)分别为响应信号umn(t)和激励信号fm(t)的频域表达。
所述的方法的优选实施方式中，步骤S300中，被测结构表面划分成像矩形网格，每个网格代表一个像素点，每个网格的中心作为相控阵聚焦的焦点Fxy，坐标为(x，y)。
所述的方法的优选实施方式中，步骤S300中，基于所述聚焦的窄带信号S(ω)，所述的频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)为：
Figure BDA0002883953670000072
其中，e为自然对数，i为虚数单位，波数k(ω)是角频率ω的函数，波数k(ω)随着角频率ω的变化而变化，单位为1/m。
所述的方法的优选实施方式中，所述的波数k(ω)通过数值求解或实验获得。
所述的方法的优选实施方式中，所述的聚焦的窄带信号S(ω)为：
Figure BDA0002883953670000081
其中，t为时间，dt表示对时间的一阶微分，H(t)为单位阶跃函数，e为自然对数，i为虚数单位，fm和fc分别为调质频率和中心频率，根据待检测损伤的特点确定，单损伤时选择的中心频率对应的波长应和检测的损伤尺寸在同一个数量级，此时调制频率为中心频率缩小1-5倍；有相邻的多损伤时采用的调制频率对应的波包宽度应小于相邻损伤间距，中心频率按照损伤尺寸确定，tF为设定的聚焦时刻，根据检测区域的大小设定。
所述的方法的优选实施方式中，步骤S500中，所述的频散后补偿信号Comp_Gmn(ω)通过下式计算得到：
Figure BDA0002883953670000082
其中，e为自然对数，i为虚数单位，波数k(ω)是角频率ω的函数，波数k(ω)随着角频率ω的变化而变化，单位为1/m。
所述的方法的优选实施方式中，步骤S600中，所述的时域频散后补偿信号comp_gmn(t)通过下式计算得到：
Figure BDA0002883953670000083
其中，e为自然对数，i为虚数单位，ω为角频率，dω表示对角频率的一阶微分。
所述的方法的优选实施方式中，步骤S600中，所述的坐标(x，y)位置的焦点Fxy的损伤程度指示值Ix，y由下式计算得到：
Figure BDA0002883953670000084
其中，Hilbert(·)为希尔伯特变换，m表示第m个阵元激励信号，n表示第n个阵元采集信号，tF为聚焦时刻。
一个实施例中，S300步骤还包括以下细分步骤：
S301：设计在设定时刻tF聚焦的窄带信号S(ω)：
Figure BDA0002883953670000091
其中，t为时间，dt表示对时间的一阶微分，H(t)为单位阶跃函数，e为自然对数，i为虚数单位，fm和fc分别为调质频率和中心频率，根据待检测损伤的特点灵活确定，tF为设定的聚焦时刻，根据检测区域的大小设定。
S302：通过数值计算或实验获得被测结构的波数k(ω)；
S303：在求得窄带信号S(ω)和波数k(ω)后，通过下式计算频散预补偿响应Pcom_Sm(ω)：
Figure BDA0002883953670000092
其中，e为自然对数，i为虚数单位，波数k(ω)是角频率ω的函数，波数k(ω)随着角频率ω的变化而变化，单位为1/m；
S500步骤中的频散后补偿响应Comp_Gmn(ω)通过在频域将频散预补偿响应和对应的频散波数项相乘获得，以消除Lamb波特定传播距离的频散：
Figure BDA0002883953670000093
其中，e为自然对数，k(ω)为被测结构与角频率ω有关的波数，单位为1/m。
另一个实施例中，步骤S600中的时域频散后补偿信号comp_gmn(t)通过傅里叶逆变换变换求解得到，以使用时域能量来表征距离域的能量：
Figure BDA0002883953670000094
其中，e为自然对数，i为虚数单位，ω为角频率，dω表示对角频率的一阶微分。
另一个实施例中，步骤S600中，坐标(x，y)位置的焦点Fxy的损伤程度指标Ix，y由下式计算得到：
Figure BDA0002883953670000095
其中，Hilbert(·)为希尔伯特变换，m表示第m个阵元激励信号，n表示第n个阵元采集信号，tF为聚焦时刻。
本实施例中，对于同一个检测焦点Fxy，需要不断切换传感器激励采集对，并且由于硬件通道不能同时激励和采集信号，因此激励阵元和采集阵元不能为同一标号，即是n≠m。
参见图2，为本实施例的一个铝板结构一维线性传感器阵列布置及Lamb波聚焦示意图，传感器阵列为9阵元的线性相控阵，划分的像素点为边长为dx和dy的矩形框，其几何中心为焦点。P1～P9传感器依次激励全频带信号fmn(t)，同时其余传感器采集响应信号umn(t)，如P1激励信号f1n(t)，n＝2...9时，P2～P9采集的响应为u12(t)、u13(t)...u19(t)，P1～P9轮流激励时共计采集9×(9-1)组响应信号。图2当中的两个聚焦点D1和D2，其中D1是具有损伤的焦点，用黑色三角标示，D2是没有损伤的焦点。
参见图3(a)至图3(b)，为本实施例的一个根据窄带聚焦信号设计的预补偿激励信号的波形图，用以解释窄带聚焦信号和预补偿激励信号的关系。图3(a)所示的为窄带聚焦信号，图3(b)所示的为频散预补偿激励信号，当该频散预补偿信号传播到500μs时将具有图3(a)的波形，即本实施例当中设置的聚焦时刻为tF＝500μs。
参见图4，为本实施例的一个对频散信号进行频散后补偿的波形图，用以解释频散信号和频散后补偿信号的关系。图中宽波形为激励采集对Pm-Pn的频散响应信号，记激励采集对Pm-Pn为Pmn，tF＝500μs时刻的窄波形为对应的频散后补偿信号，可以看见频散后补偿信号相较于频散响应信号波形更加紧凑，因此频散得以抑制。
参见图5，为本实施例的一个将图4当中所有激励采集对的频散后补偿信号进行叠加的一个示意图，叠加所有激励采集对的频散后补偿信号将具有更强烈的幅度，其在tF时刻的希尔伯特包络幅值即为检测焦点的损伤程度指示值Ix，y。损伤成像时该值Ix，y即为焦点处像素点的像素值。
参见图6，为本实施例一个无损伤聚焦点(即图2中所示的D2聚焦点)的频散后补偿时域信号叠加后的波形图，由于D2位置不存在损伤，反射信号将是微弱的，因此叠加的频散后补偿信号在聚焦时刻tF的值是比较小的，该点的损伤程度指示值Ix，y＝0.088，代表此处像素点的像素值为0.088。
参见图7，为本实施例一个有损伤聚焦点(即图2中所示的D1聚焦点)的频散后补偿时域信号叠加后的波形图，由于D1位置存在损伤，反射信号将是强烈的，该D1点的损伤程度指示值Ix，y＝3.076，代表此处像素点的像素值为3.076，约为D2处像素值的35倍，因此损伤点和未损伤点将会很容易的区分开。
参考图8，为图2中示意的铝板的一个无参考损伤检测成像图，像素点边长dx＝2mm、dy＝2mm，所述的无参考即是不需要将损伤状态的阶跃响应信号和无损伤状态的阶跃响应信号相减，通过此种方式获得的成像结果如图8所示。由于没有参考信号，原始信号将包含复杂而强烈的边缘反射信号，因此，为了避免干扰，检测区域将缩小，缩小的区域包括被测结构边界向内以及传感器中心向外的部分。这些区域也即是损伤检测的盲区，对于传统Lamb波相控阵聚焦来说，盲区是不可避免的，因此最后损伤成像结果为一个圆环。
同时参考图9，为图2中示意的铝板的一个有参考损伤检测成像图，像素点边长dx＝2mm、dy＝2mm，由于本文发明方法可以快速的提取各个焦点的频散后补偿响应信号，因此，可以快速的实施有参考信号的损伤检测，减去参考信号可以缩小盲区的大小，同时相减操作能够减弱Lamb波多模态的影响。本实施例的有参考损伤检测的成像图如图9所示，相比图8，可以清楚的发现，被测结构的外部和内部盲区都被缩小了，这不仅增加了检测区域，同时提高了对损伤的反映能力。值得注意的是，在图8和图9中存在一个对称的伪损伤点，这是线性相控阵的对称焦点问题引起的，这可以通过布置二维相控阵消除伪损伤，参见图10至图12的说明。
参见图10，为本实施例的一个铝板结构的二维传感器阵列布置及板内损伤示意图，图中D1和D2位置存在损伤。
参见图11，为本实施例的图10中D1位置存在损伤时的单损伤检测成像结果，不再存在图8和图9中的“镜面伪损伤”的情况，并且能够准确的定位损伤。
参见图12，为本实施例的图10中D1和D2位置同时存在损伤时的多损伤检测成像结果，不仅不再存在图8和图9中的“镜面伪损伤”的情况，而且能够准确、清晰的定位多损伤。本发明不局限于所述的环形相控阵形式还包括其他形式的二维相控阵，诸如矩形、螺旋形以及同心圆形等相控阵形式，均可基于本发明方法开展损伤检测的研究。
从以上结合附图和实施例的说明，展示了本发明能够对损伤的准确定位和识别，同时也克服了相控阵成像的盲区不可避免的缺点。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种基于频率响应函数的Lamb波相控阵聚焦成像方法，所述方法包括以下步骤：
S100：于被测结构表面布置压电传感器阵列，压电传感器阵列的阵元Pm(m＝1，...N)依次激励全频带信号fm(t)，同时其余阵元Pn(n＝1，...N，n≠m)采集所述被测结构的响应信号umn(t)，设激励阵元Pm的坐标为(xm，ym)，采集阵元Pn的坐标为(xn，yn)，下标m和n分别为激励阵元编号标识符和采集阵元编号标识符；
S200：根据所述响应信号umn(t)，计算坐标(xm，ym)位置的激励阵元Pm、坐标(xn，yn)位置的采集阵元Pn构成的激励采集对的频率响应函数Hmn(ω)，其中，ω为角频率，t为时间，并且，激励阵元Pm和采集阵元Pn组成一个激励采集对Pm-Pn，传感器阵列中一个传感器作为激励阵元时，共计有(N-1)个激励采集对，当所有传感器都轮流充当激励阵元时共计有N(N-1)个激励采集对；
S300：根据坐标(xm，ym)位置的激励阵元Pm到坐标(x，y)位置的焦点Fxy的距离Lm和设定在时刻tF聚焦的窄带信号S(ω)，构造频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)；
S400：将所述频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)与所述频率响应函数Hmn(ω)在频域相乘，得到频域预补偿响应信号Gmn(ω)；
S500：根据坐标(xn，yn)位置的采集阵元Pn到坐标(x，y)位置的焦点Fxy的距离Ln，对所述频域预补偿响应信号Gmn(ω)频散后补偿，得到频域频散后补偿信号Comp_Gmn(ω)，再重复步骤S300至S500，直至遍历所有传感器激励采集对Pm-Pn；
S600：将所述所有传感器激励采集对Pm-Pn的时域频散后补偿信号comp_gmn(t)进行叠加，叠加后的信号在tF聚焦时刻的希尔伯特包络幅值Ix，y作为坐标(x，y)位置的焦点Fxy损伤程度指示，重复步骤S300至S600，直至所有焦点都被检测完；
S700：给所有像素点赋值进行损伤成像，每个像素点的值为对应焦点位置的损伤程度指示值Ix，y。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤S100中，激励全频带信号fm(t)为阶跃信号和线性调频信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S200中，频率响应函数Hmn(ω)根据下式求得：
Figure FDA0002883953660000021
其中，ω为角频率，Umn(ω)和Fm(ω)分别为响应信号umn(t)和激励信号fm(t)的频域表达。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S300中，被测结构表面划分成像矩形网格，每个网格代表一个像素点，每个网格的中心作为相控阵聚焦的焦点，坐标为(x，y)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S300中，基于所述聚焦的窄带信号S(ω)，所述的频散预补偿信号Pcom_Sm(ω)为：
Figure FDA0002883953660000025
其中，e为自然对数，i为虚数单位，波数k(ω)是角频率ω的函数，波数k(ω)随着角频率ω的变化而变化，单位为1/m。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述的波数k(ω)通过数值求解或实验获得。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述的聚焦的窄带信号S(ω)为：
Figure FDA0002883953660000022
其中，t为时间，dt表示对时间的一阶微分，H(t)为单位阶跃函数，e为自然对数，i为虚数单位，fm和fc分别为调质频率和中心频率，tF为设定的聚焦时刻，根据检测区域的大小设定。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S500中，所述的频散后补偿信号Comp_Gmn(ω)通过下式计算得到：
Figure FDA0002883953660000023
其中，e为自然对数，i为虚数单位，波数k(ω)是角频率ω的函数，波数k(ω)随着角频率ω的变化而变化，单位为1/m。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S600中，所述的时域频散后补偿信号comp_gmn(t)通过下式计算得到：
Figure FDA0002883953660000024
其中，e为自然对数，i为虚数单位，ω为角频率，dω表示对角频率的一阶微分。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S600中，所述的坐标(x，y)位置的焦点的损伤程度指示值Ix，y由下式计算得到：
Figure FDA0002883953660000031
其中，Hilbert(·)为希尔伯特变换，m表示第m个阵元激励信号，n表示第n个阵元采集信号，tF为聚焦时刻。
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