基于短时傅立叶变换的超声回波传播时间精确估计算法

本文是一篇研究论文，主要探讨了利用短时傅立叶变换（Short-Time Fourier Transform, STFT）在超声非破坏检测（Ultrasonic Non-Destructive Testing, NDT）中实现超声回波传播时间（Time of Flight, TOF）精确估计的新方法。在传统的超声检测中，准确测量TOF对于评估材料结构、缺陷位置以及评估材料性能至关重要。 作者首先介绍了一种创新的策略，即通过对超声信号进行STFT处理。STFT是一种将信号分解为多个局部傅立叶变换的技术，它同时保留了时间和频率信息，这对于捕捉瞬态信号特征非常有效。这种方法能够提供关于超声回波在不同时间点上的频率成分的详细视图，这对于TOF的估计来说是个关键步骤。 接着，论文描述了如何将STFT谱投影回时域。通过这个过程，信号的时频分布被转换为易于分析的时间序列，使得时域中的特定特征如峰值或转折点与实际TOF相对应。这些特征点往往与回波的到达时间紧密关联，因此可以通过寻找STFT谱中最大模值的位置来估算TOF。 为了提高精度，文中可能还提到了采用高斯模型对数据进行拟合或者采用某种优化算法来定位最大模值。这样做的目的是减小噪声影响，确保测量结果的可靠性。通过这种方式，作者们提出的方法不仅提高了TOF估计的准确性，还可能提升了超声检测系统的整体性能，尤其是在复杂工况下，如多径效应或非线性声传播环境中。 这篇论文为超声回波时间测量提供了一种新颖且高效的方法，结合了短时傅立叶变换的技术优势，有望推动超声检测技术在工业检测中的应用，并可能对其他依赖于TOF估计的领域，如声学成像和通信，产生积极的影响。