机械工程学报

作者：孙凤山, 范孟豹, 曹丙花, 叶波

单位：1. 中国矿业大学机电工程学院 徐州 221116;2. 中国矿业大学信息与控制工程学院 徐州 221116;3. 昆明理工大学信息工程与自动化学院 昆明 650504

关键词：热障涂层,太赫兹无损检测,定制小波基,可解释神经网络,解析模型；

基金：国家自然科学基金(62471469，62071471);博士后创新人才支持计划(BX20250424);中国博士后科学基金第76批面上(2024M763544);中央高校基本科研业务费专项资助项目。

薄热障涂层的陶瓷层厚度远小于太赫兹(Terahertz, THz)系统中心波长，导致THz信号严重混叠，难以准确提取飞行时间与折射率，使测厚误差增大。为此，提出小波基赋能的薄热障涂层THz可解释测厚新方法，创新设计定制化高斯小波解混叠层，自主构建与反射峰特征相似的小波基，以消除信号混叠，使可解释网络结构能够准确提取测厚所需的飞行时间与折射率。首先，建立考虑热障涂层结构的THz信号解析模型，探索反射峰的形状特征，以此为模板，优选适用于解混叠的小波族。其次，提出定制化高斯小波解混叠层，自主构建出与前两峰高度相似的基函数，准确分离反射峰，并建立稀疏层筛选峰值关键信息，提升解析模型生成的仿真训练集与试验测试集一致性。然后，构建物理可解释测量模块分别从时、频域特征中提取飞行时间与折射率，将两者结果以除法方式连接，求解准确陶瓷层厚度。最后，制备热障涂层样品，开展THz试验，结果表明：构建的定制化高斯小波基与反射峰相关系数超过0.93，所提出方法与已有的六种现有测厚算法相比，其精度最高，最大测厚误差小于5 μm，耗时为8.2 ms。

来源：2025年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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