多层金属搭接结构广泛应用于航空航天、核能电力以及工业生产等领域,对其可能存在的缺陷进行及时可靠的检测,是消除安全隐患、保障系统安全稳定运行的重要技术手段。本文主要结合国家科技重大专项研发任务、国家自然科学基金项目和实际工程应用需求,开展了面向多层金属搭接结构的脉冲涡流检测信号处理与缺陷识别方法研究。在阐述脉冲涡流检测技术原理的基础上,应用数值建模技术分析了多层金属搭接结构脉冲涡流响应信号特点,重点研究了多层金属搭接结构的缺陷定性检测、参数识别及扫描成像与量化评估技术,并对脉冲涡流检测系统进行了集成开发与改进。论文的主要研究工作和创新点如下:(1)阐述了脉冲涡流检测技术基础原理,应用有限元数值建模方法,建立多层金属搭接结构缺陷模型,计算分析脉冲涡流响应信号及磁场分布变化规律,详细剖析脉冲涡流检测多层金属搭接结构孔周裂纹及腐蚀的响应特性,重点分析了激励参数对检测灵敏度的影响,缺陷对电流、磁感应强度的分布及响应曲线的影响规律及结构层数对脉冲涡流响应信号的影响,为后续的脉冲涡流反演分析提供正向指导。(2)在现有的脉冲涡流检测信号分析研究的基础上,围绕多层金属搭接结构缺陷检测问题,研究了基于组合特征的随机森林缺陷判别方法。针对裂纹在较小时时域特征变化微弱、难以仅通过时域特征点进行有效检测的问题,提取时域峰值点、频域FFT幅值、不同频段小波包能量等多维特征,通过组合多维特征并根据Gini系数选取特征,建立随机森林缺陷检测模型,实现缺陷的有无定性判别,并对所提取特征在不同层数金属搭接结构下的适用性进行了讨论。该方法提高了其在裂纹检测中的检出率,为后续的缺陷定性定量评估打下了基础。(3)在缺陷检测的基础上,围绕多层金属搭接结构缺陷参数识别问题,研究了基于投影寻踪的特征提取方法。针对缺陷参数与特征间存在非线性复杂关系,传统主成分分析方法降维物理意义不明确等问题,综合脉冲涡流响应曲线的变化规律,提出基于绝对信息散度指标的投影寻踪的特征提取方法,用于表征缺陷参数。该方法在数据降维的同时保留数据的内在结构,结合支持向量机和支持向量回归模型,实现缺陷的位置判别及尺寸量化评估,并对投影寻踪方法在不同层数金属搭接结构的缺陷参数识别下的适用性进行了讨论分析。该方法提高了裂纹的定性定量的准确性。(4)围绕多层金属搭接结构缺陷定位及成像问题,研究了脉冲涡流扫描成像检测技术。针对脉冲涡流响应在缺陷边缘连续变化的特点及边缘信息变化较弱的问题,引入Canny算子对扫描成像图进行缺陷边缘提取实现缺陷的水平方向定位。针对提取的边缘与实际产生偏差的问题,通过分析响应信号的变化规律,提出了一种边缘几何校正方法,提高边缘提取的准确度,结合第3点中的投影寻踪方法,实现缺陷的垂直方向定位。并结合第2、3点中的缺陷检测及缺陷参数识别方法,提出了一种缺陷自动评估方法。(5)对实验室已有的脉冲涡流检测系统进行改进优化,重点针对系统的信号采集处理单元进行了优化设计,提高了系统的可扩展性和稳定性。并设计综合实验,应用脉冲涡流检测技术进行验证。论文的研究工作提高了脉冲涡流检测技术的检测能力,为重要设备关键结构的无损检测与评估提供了技术支持。