[發明專利]一種工程結構方向性損傷主動監測與評估方法

有效

• 申請號: 201610230085.1
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105784853B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 王強;岳東
• 申請（專利權）人: 蘇州泛能電力科技有限公司
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種工程結構方向性損傷主動監測與評估方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)在待測結構上，根據待測區域的范圍，圍繞待測區域布置若干組線性壓電激勵/傳感陣列，使得所有陣列掃描監測的范圍合并后能夠覆蓋整個待測結構區域；

(2)分別采集結構健康狀態下各組陣列所有激勵/傳感通道的Lamb波基準響應信號；

(3)分別采集結構損傷狀態下各組陣列所有激勵/傳感通道的Lamb波響應信號；

(4)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，提取各組陣列所有激勵/傳感通道下的差信號，即損傷散射信號；

(5)根據前述各組陣列得到的損傷散射信號及其相位之間的相干性，計算得到損傷方向信息和主激勵器位置；

所述步驟(5)的詳細步驟為：

(51)確定損傷散射信號相位相干性計算中所需的傳感器數量2n，n為正整數，且小于各陣列所含壓電元件數的1/2；

(52)選定一組壓電陣列，選擇從該陣列其中一個端點開始第n+1個壓電元件作為激勵器，其兩側對稱的2n個傳感器所獲得的損傷散射信號進行相位相干性計算，即在設定角度掃描范圍內，按照激勵器兩側傳感器到激勵器的距離以及掃描角度α，調整該2n個損傷散射信號的相位延時，確保來自該掃描角度的散射信號同步到達激勵器兩側對稱的2n個傳感器上，并將該掃描角度下相位延時后的各損傷散射信號疊加，獲得相干合成損傷散射信號；在掃描范圍內，以一定的掃描角度間隔，調整掃描角度α，得到該激勵器激勵下所有掃描角度的相干合成損傷散射信號；

(53)依此選擇壓電元件作為激勵器直至距離該陣列另一個端點n個壓電元件為止，重復步驟(52)，得到該陣列下所有掃描相干合成損傷散射信號；

(54)重復步驟(52)、(53)得到所有陣列的掃描相干合成損傷散射信號；

(55)求取所有掃描相干合成損傷散射信號中幅值最大的信號，以其所在的激勵器為主激勵器，并以其所在的掃描角度的垂直法相方向為損傷的方向；

(6)基于損傷方向計算值和主激勵器位置，對方向性損傷進行成像，得出損傷的位置和長度，從而分析、判定被監測結構的健康情況。

2.如權利要求1所述的一種工程結構方向性損傷主動監測與評估方法，其特征在于：所述步驟(1)中，線性壓電激勵/傳感陣列中壓電元件的間距相等，且由損傷長度監測精度而定，每組線性壓電激勵/傳感陣列掃描監測待測區域中相同的角度范圍，所有陣列監測掃描范圍互補，合并后覆蓋整個待測結構區域。

3.如權利要求1所述的一種工程結構方向性損傷主動監測與評估方法，其特征在于：所述步驟(2)的詳細步驟為：

(21)在結構健康狀態下，選定一組線性壓電激勵/傳感陣列中非陣列端點的一個壓電元件作為激勵器，通過函數發生器和功率放大器將窄帶信號加載到該壓電激勵器上，選擇合適的激勵頻率，在結構中激發以單模態為主的Lamb波信號；

(22)選定該陣列中不同于前述激勵器的另一個壓電元件作為傳感器獲取所述結構響應信號，經電荷放大器將該結構響應信號傳感、放大并采集進入控制計算機中，得到健康狀態下該激勵/傳感通道的響應信號；

(23)依次選定該陣列中非陣列端點的各壓電元件作為激勵器，其他元件作為傳感器，得到該組陣列中所有激勵/傳感通道下的結構健康狀態下的Lamb波響應信號；

(24)依此選定其他陣列，重復步驟(21)-(23)，得到所有陣列激勵/傳感通道下的結構健康狀態下的Lamb波響應信號。