[發明專利]一種采用合成波陣面激勵的工程結構損傷主動監測方法有效

申請號：	201110157310.0	申請日：	2011-06-13
公開（公告）號：	CN102323337A	公開（公告）日：	2012-01-18
發明（設計）人：	王強;袁慎芳;江兵	申請（專利權）人：	南京郵電大學
主分類號：	G01N29/04	分類號：	G01N29/04
代理公司：	南京經緯專利商標代理有限公司 32200	代理人：	許方
地址：	210003 ***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種采用合成波陣面激勵工程結構損傷主動監測方法
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【說明書】：

技術領域

?本發明涉及一種板類工程結構主動Lamb波損傷監測的方法，尤其涉及一種基于弧形壓電陣列和合成波陣面的主動Lamb波工程結構損傷監測方法。

背景技術

?隨著對結構安全性、可靠性要求的不斷提高，結構損傷的在線監測和診斷日益引起人們的高度重視，為了防止結構損傷所帶來的災難或損失，必須對結構進行有效的監測。

結構損傷的在線監測要求相關信號發生和采集設備要具有體積小、功耗低等特點，監測必須具有很高的準確性和實時性。板類結構的損傷監測一般采用主動Lamb波的方法，主要通過損傷散射信號特征來實現監測。首先，在結構表面或內部集成一定數量的激勵器和傳感器，如壓電元件，除此之外，整個監測系統還包括信號發生裝置、功率放大器、信號放大器和數采設備等，在監測時首先向結構中激勵一定的波形，通過傳感器接收結構的響應以及損傷產生的散射波，采集到計算機中，通過對比結構損傷前后響應信號的差異，獲取結構損傷散射信號，計算機程序根據損傷散射波的到達時刻、相位等信息確定損傷的位置和范圍。在現有的主動Lamb波監測技術中，大多采用單一壓電片進行激勵，在結構中激發出的Lamb波能量有限，結構損傷對激勵信號的波散射信號能量也就更加微弱，難易準確捕獲。針對這一問題，一些先進的信號處理理論和壓電陣列技術被應用到現有的主動Lamb波監測技術中，如相控陣技術、時間反轉理論等。這些技術和方法根據一些先進信息處理理論，綜合利用各傳感信號之間的相關性，來分析和處理Lamb結構響應信號，提高監測信號的信噪比和監測系統的穩定性。然而，由于Lamb波傳播的特殊性，上述的方法在應用過程中依然存在一定的問題，如相控陣技術基于遠場理論，而主動Lamb波監測技術并不滿足這一點，同時單一線陣無法區分損傷處于線陣的哪一側，而時間反轉方法到目前為止還無法實現物理上的Lamb波損傷散射信號聚焦。

基于以上考慮，本發明人針對現有的結構損傷主動監測方法進行研究改進，本案由此產生。

發明內容

?本發明的主要目的，在于提供一種采用合成波陣面激勵的工程結構損傷主動監測方法，其應用弧形傳感器/激勵器陣列技術，在現有結構損傷監測設備條件基礎上，采用合成波陣面方法增強結構中的激勵信號，從而提高損傷散射信號的能量以及監測系統的準確性和穩定性。

為了解決上述技術目的，本發明所采用的技術方案是：

一種采用合成波陣面激勵的工程結構損傷主動監測方法，包括下列步驟：

（1）在結構上布置一組壓電片組成弧形傳感/激勵陣列，各壓電片組成的弧形陣列與以弧形圓心為波源、以弧形半徑為傳播距離的波陣面重合；

（2）采集結構健康狀態下所有激勵/傳感通道的Lamb波基準響應信號；

（3）采集結構損傷狀態下所有激勵/傳感通道的Lamb波響應信號；

（4）提取合成波陣面激勵下所有激勵/傳感通道下的Lamb波損傷散射信號，具體內容為：

（41）將步驟（2）中得到的Lamb波基準響應信號與步驟（3）中得到的結構損傷后Lamb波響應信號對應相減，得到相應的差信號；

（42）將以某一壓電片作為傳感器的所有差信號相加，得到其在弧形壓電陣列合成陣面激勵下的損傷散射信號；

（43）依次選擇壓電陣列中的壓電片，得到合成波陣面激勵下的所有損傷散射信號；