[發明專利]一種基于陣列超聲表面波的構件損傷概率成像定位方法

有效

• 申請號: 201710300903.5
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN107132279B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 胡宏偉;袁蘭蘭;王向紅;葉城保;鄒志程;易可夫;陳衛軍
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/07;G01N29/11;G01N29/24;G01N29/46
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本發明公開了一種基于陣列超聲表面波的構件損傷概率成像定位方法。通過若干個帶楔塊的壓電換能器組成超聲表面波檢測陣列，采集直接接收和經損傷邊界反射的超聲表面波信號，綜合使用基于信號能量的損傷概率成像法和基于渡越時間的損傷概率成像法，實現構件損傷的在線監測和快速定位。本發明的技術效果在于，通過少量壓電換能器組成的檢測陣列，使用組合的損傷概率成像方法，實現了多損傷的快速定位和構件結構健康狀況的在線監測。

技術領域

本發明專利涉及無損檢測及結構健康監測領域，特別是一種基于陣列超聲表面波的構件損傷概率成像定位方法。

背景技術

航空航天結構件、壓力容器、風電葉片等關鍵構件在服役運行過程中，常因工作載荷、沖擊、振動、及環境變化等原因，產生疲勞裂紋、腐蝕、沖擊損傷等近表面損傷。為避免出現重大故障乃至安全事故，對這些構件進行損傷定位和監測是非常必要的。損傷定位有助于獲取構件的損傷分布情況，進而評估構件安全狀態或通過局部檢測手段進一步探知損傷特性，對于保障關鍵構件的運行安全具有重要意義。

目前通過常規超聲檢測手段進行逐點掃查可獲得較準確的損傷位置，但檢測費時，不適用于在役復雜構件。超聲相控陣檢測法在檢測效率上有較大提高，但仍需要進行掃查檢測，獲取的大量數據所需處理時間長，且定位效率仍不高。聲發射定位是一種高效的損傷定位方法，適用于大型復雜構件，但聲發射檢測需要對構件加載使其內部裂紋擴展產生聲發射信號，易對被測構件造成破壞。蘭姆波傳播距離遠，但僅能在薄板和薄管等結構中傳播，且傳播時存在頻散現象，模態較為復雜。超聲表面波相對于體波，能量集中于構件近表面，傳播距離較遠，對構件近表面損傷敏感，對構件形狀不敏感，已廣泛應用于構件的近表面損傷如裂紋、腐蝕、沖擊損傷等的檢測。

在構件的損傷定位算法方面，申請公開號CN102998369A，申請公開日2013年 3月27日的專利文獻公布了一種二維損傷定量化檢測方法，采用渡越時間的定位方法對損傷進行定位，但由于定位曲線數量少，不能檢測定位出形狀復雜的損傷，且系統對測量噪聲、渡越時間的測量誤差及不確定因素的抗干擾能力不強，難以獲得良好定位效果；申請公開號CN104343043A，申請公開日2016年2月 24日的專利公布了一種基于Abaqus的金屬薄板微裂紋時間反轉定位方法，采用基于時間反轉的損傷定位方法，用時反特征信號對仿真構件重新激勵，在時間和空間上的聚焦進行損傷定位，但需要理想的時反函數才能還原構件中的能量空間分布，且仿真構件模型與實際構件材料結構上的偏差，往往不能很好地聚焦定位。

發明內容

本發明針對現有構件損傷定位方法存在的檢測定位效率不高，受測量誤差影響較大，且只能檢測到單個簡單損傷的問題，提出一種基于陣列超聲表面波的構件損傷概率成像定位方法，實現構件損傷的高效檢測和快速定位。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，一種基于陣列超聲表面波的構件損傷概率成像定位方法，包括以下步驟：

步驟一、構建壓電換能器檢測陣列，在構件表面矩形被測范圍四周均勻布置n 個帶楔塊的壓電換能器，記為1,2,...,n，以矩形中心為原點建立平面直角坐標系 XOY，并分別獲取發射換能器中心與損傷邊界、損傷邊界與接收換能器中心、發射換能器中心與接收換能器中心之間的距離