[發明專利]一種基于小波分析的復合材料損傷探測檢測方法

在審

• 申請號: 201610841027.2
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN107870205A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 孫紅兵;戴金橋;陳勇;熊樹;俞阿龍
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: G01N29/46
• 分類號: G01N29/46;G01N29/24;G01N29/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于小波分析的復合材料損傷探測檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：在被測復合材料結構中均勻布置多個光纖光柵傳感器，以形成光纖光柵傳感器網絡；

步驟S2：在傳感器網絡中選取多個用于對被測復合材料結構進行撞擊監測的光纖光柵傳感器，作為撞擊監測光纖光柵傳感器；

步驟S3：當被測復合材料結構發生撞擊事件時，利用信號采集器同步采集撞擊監測光纖光柵傳感器的撞擊響應信號；

步驟S4：根據撞擊響應信號進行撞擊監測，獲得撞擊事件參數；

步驟S5：根據撞擊事件參數確定損傷監測區域；

步驟S6：根據探傷檢測區域的范圍，從光纖光柵傳感器網絡中選取相應的光纖光柵傳感器作為損傷監測光纖光柵傳感器，并制定相應的掃查策略；

步驟S7：按照掃查策略，利用信號發生接收器通過損傷監測光纖光柵傳感器向所述損傷監測區域激發蘭姆波檢測信號；

步驟S8：利用信號發生接收器通過損傷監測光纖光柵傳感器采集損傷信號；

步驟S9：構建提取損傷信號的小波分析算法，并獲取小波包的能量譜；

步驟S10：選取BP網絡學習樣本，經建立損傷識別BP神經網絡模型；

步驟S11：基于損傷識別BP神經網絡模型對復合材料結構進行損傷檢測，并輸出損傷結果。

2.根據權利要求1所述的基于小波分析的復合材料損傷探測檢測方法，其特征在于，步驟S3中所述信號采集器包括撞擊響應信號調理單元和多通道信號同步采集單元，撞擊響應信號調理單元與撞擊監測光纖光柵傳感器相連，撞擊響應信號調理單元對多個撞擊監測光纖光柵傳感器輸出的多路撞擊響應信號分別進行濾波和放大；所述多通道信號同步采集單元用于對撞擊響應信號調理單元輸出的多路信號進行模數轉化并同步采集。

3.根據權利要求2所述的基于小波分析的復合材料損傷探測檢測方法，其特征在于，步驟S7和步驟S8中所述信號發生接收器包括信號發生單元、多路選擇單元、信號調理單元和信號接收單元；所述信號發生單元用于在每次輪詢時產生激勵信號，并經多路選擇單元加載到該次輪詢所確定的作為激勵器的光纖光柵傳感器上；多路選擇單元用于按照所述掃查策略從損傷監測光纖光柵傳感器依次選擇作為激勵器的光纖光柵傳感器和作為傳感器的光纖光柵傳感器；信號調理單元用于對多路選擇單元選擇的作為傳感器的光纖光柵傳感器輸出的損傷信號進行濾波和信號放大；信號接收單元用接收信號調理單元輸出的損傷信號。

4.根據權利要求3所述的基于小波分析的復合材料損傷探測檢測方法，其特征在于，所述信號發生接收器還包括功率放大單元，功率放大單元用于對激勵信號進行功率放大。

5.根據權利要求1或2或3或4所述的基于小波分析的復合材料損傷探測檢測方法，其特征在于，步驟S9的具體步驟如下：

步驟S91：將復合材料損傷信號進行小波包分解，所述小波包分解的小波基為db小波，db小波的濾波長度和支集長度均為2N，小波基的消失矩陣階數為N；

步驟S92：設定小波的分解層數為5，損傷信號在頻率軸分為32個頻帶，選取的小波階數為4，基于db4小波進行小波分析；

步驟S93：基于小波包分析對損傷信號進行5層分解，得到32個信號頻率成分，并根據信號頻率成分從低到高排列，對小波包分解的系數進行重構，計算各重構信號的能量，對于分解后的第5層，記各結點的重構系數為S_5，i，所述各結點重構系數表示小波各階的能量，得到小波包的能量譜E_5，I:

其中，i=0，1，2，3…31，X_i，k為重構系數S_5，i的離散的幅值，求得各頻段所占信號總能量的比值G_5，i:

。