[發明專利]基于Lamb波的損傷圖像化系統

在審

• 申請號: 201710372935.6
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN108267509A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 胡寧;阿拉木斯;吳良科
• 申請（專利權）人: 海寧盛臺材料科技有限公司
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于Lamb波的快速損傷成像方法，其特征是：包括以下步驟：

a.檢測無損條件下Lamb波的衰減率；

b.確定檢測區域并把其取為正方形，各邊依次命名為A1，A2，B1，B2，每條邊等間距分為n段，檢測區域也被分為n×n個正方形網格；

c.使用激光脈沖照射檢測區域某條邊界，同時在合適位置布置一個壓電傳感器，使得波的傳播路徑覆蓋整個檢測區域，并將接收到的響應信號存儲在主機上；

d.將實驗獲取的信號輸入程序繪制檢測區域診斷圖。

2.根據權利要求1所述的基于Lamb波的快速損傷成像方法，其特征是：在步驟a中：確定一塊不含損傷的區域，在某個位置粘貼一個壓電傳感器，以壓電傳感器為起點，激光沿著某條直線，每隔一定距離照射一次被檢測物，則壓電傳感器將接收到經過不同傳播距離的Lamb波信號，如照射m次，則將有m組信號，將其存儲在主機上。

3.根據權利要求1所述的基于Lamb波的快速損傷成像方法，其特征是：在步驟c中：

1)使用激光脈沖照射A2邊各線段的中點，則在該點激發出蘭姆波；在A1邊第n段線段的中點處布置一個壓電傳感器接收響應信號，并將接收到的響應信號存儲在主機上，共n組數據；同理，使用激光脈沖照射B1邊各線段的中點，在B2邊第1段線段的中點處布置一個壓電傳感器接收響應信號，并將接收到的響應信號存儲在主機上，共n組數據；

2)使用激光脈沖照射A2邊各線段的中點，則在該點激發出蘭姆波；在A1邊第1段線段的中點處布置一個壓電傳感器接收響應信號，并將接收到的響應信號存儲在主機上，共n組數據；同理，使用激光脈沖照射B2邊各線段的中點，在B1邊第1段線段的中點處布置一個壓電傳感器接收響應信號，并將接收到的響應信號存儲在主機上，共n組數據。

4.根據權利要求1所述的基于Lamb波的快速損傷成像方法，其特征是：在步驟d中程序算法如下：

1)提取權利要求2中m組信號的最大幅值，得到m組(最大幅值-距離)數據；以激光照射點到壓電傳感器的距離為x軸，以信號的最大幅值為y軸，對這m組(最大幅值-距離)數據進行線性擬合，獲得線性曲線y＝k₀x+H₀，則斜率k₀為Lamb波在被檢測物的無損傷區域中傳播時的衰減率，H₀為激光照射點處波源的幅值，即波源的幅值；

2)計算權利要求3步驟1)中激光照射各點到其對應信號接收傳感器的距離，即共為2n條Lamb波傳播路徑的長度，分別記為A_1i，其中i＝1…2n；假設檢測區域不存在任何損傷，則前面得到Lamb波在被檢測物的無損傷區域中傳播時的衰減率和波源的幅值，可計算出各條傳播路徑對應的波的理論幅值H_1THi＝x₀A_1i+H₀；同理，權利要求3步驟2)中2n條Lamb波傳播路徑的長度為A_2i，并各條傳播路徑對應的波的理論幅值H_2THi＝x₀A_2i+H₀；

3)獲取權利要求3步驟1)中2n組信號的最大幅值，分別記為H_1i，其中i＝1…2n；獲取權利要求3步驟2)中2n組信號的最大幅值，分別記為H_2i，其中i＝1…2n；比較理論值H_1THi、H_2THi和實驗值H_1i、H_2i，如果：

或其中α為小于1的經驗取值 (1)

則認為該傳播路徑上存在損傷。如果通過式(1)判斷出兩條傳播路徑上存在損傷，則損傷所在位置是兩條經過損傷的傳播路徑的交點。在本算法中，認為損傷位置為交點所在網格區域ΔΦ，所有的ΔΦ則構成了損傷疑似存在區域Φ。算檢測區域內每條傳播路徑的波的理論幅值，并將于實驗值進行比較，初步確定損傷疑似存在區域；

4)對于疑似經過損傷區域的傳播路徑，建立下面方程：

其中，D_j為波源的幅值與實驗值之差，x₀是Lamb波在無損傷區域中傳播時的衰減率，x_i是Lamb波在損傷疑似存在區域Φ中傳播時的衰減率，L_i為傳播路徑在各網格內的線段長度，M為疑似經過損傷區域的傳播路徑的數目；方程(2)等式右邊的第一項表示在損傷疑似存在區域外波的衰減幅值，第二項表示在損傷疑似存在區域Φ內波的衰減幅值。令x_i＝x₀+Δx_i，方程(2)可變為：

很容易看出方程(3)可表示為SΔx＝f線性方程組的形式，利用高斯消元法可解出Δx＝(S^TS)^-1(S^Tf)，最后獲得損傷疑似存在區域Φ內各網格對應的衰減率；

5)通過檢測區域內各網格對應的衰減率值繪制損傷診斷圖。