[發(fā)明專利]一種鋁合金多孔結構孔邊腐蝕損傷監(jiān)測方法

在審

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• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN107389793A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 張衛(wèi)方;高曉巖;王翔宇;冉允萌;何晶靖;趙炎;王鄧江
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

1.一種鋁合金多孔結構孔邊腐蝕損傷監(jiān)測方法，即一種基于代數(shù)迭代重建算法的鋁合金多孔結構孔邊腐蝕損傷監(jiān)測方法，其特征在于：如下步驟來實現(xiàn)：

步驟一：

本發(fā)明選用材料鋁合金，有6個孔位于鋁合金結構上，壓電傳感器采用正方形陣列布局；其中，在每邊布置了四個壓電傳感器，16個壓電傳感器共組成了96條路徑，采用一發(fā)一收的壓電傳感器收發(fā)方式；

步驟二：

本發(fā)明采用了120kHz的中心頻率的正弦波激勵信號，接收到的蘭姆波即Lamb波是一種多種模式同時存在的頻散波，在本發(fā)明中分析的為反對稱波即A0；

步驟三：

針對壓電傳感器網絡布局和選取的信號特征量，運用基于代數(shù)重建迭代即ART的斷層掃描算法；基于代數(shù)重建迭代即ART的斷層掃描算法原理是將板的待檢測區(qū)域均勻的劃分網絡；壓電傳感器采用一發(fā)一收的方法，每個壓電傳感器都分別作為發(fā)射和接收點；壓電傳感器發(fā)射的Lamb波從各個網格中經過，根據(jù)各網格中的衰減系數(shù)值成像；當板材無缺陷時，各個網格中的衰減系數(shù)相同，當存在缺陷時，缺陷處網格中的衰減系數(shù)不同于無缺陷處的衰減系數(shù)，以此方式對損傷進行成像；

對于代數(shù)重建迭代算法即ART算法，需要根據(jù)腐蝕損傷監(jiān)測的特點，對迭代算法進行優(yōu)化，包括迭代次數(shù)的選擇，基于半收斂判斷的終止條件；

步驟四：

本發(fā)明采用氫氟酸溶液腐蝕多孔鋁合金板的孔邊區(qū)域來制造腐蝕損傷，當腐蝕損傷在Lamb波傳播的路徑上時，信號直達波的相位和幅值即相關系數(shù)發(fā)生了改變；

本發(fā)明通過分析Lamb波的相關系數(shù)進行損傷定位成像；Lamb波的幅值為5V，放大倍數(shù)為10，ART算法迭代次數(shù)選為10；

步驟五：

為了使得成像結果更為平滑，試驗采用了均值濾波處理，對于每個待處理的當前網格，都會選擇一個模板，該模板為其鄰近的預定個網格所組成，用模板的均值來替代原像素的值，其公式為

g(x,y)=1MΣf∈sf(x,y)]]>

式中，M為該網格與其周圍的網格總數(shù)，f(x，y)為在第x行第y列的像素值，s為所有的網格，g(x，y)為求得的最終像素值；

試驗成像損傷定位結果與實際損傷位置相一致，試驗結果證明本損傷定位方法能準確的定位出兩個損傷；

通過以上步驟，針對多孔鋁合金板結構，通過復數(shù)個壓電傳感器的布局優(yōu)化及信號監(jiān)測，采集不同壓電傳感器并通過信號處理提取特征參數(shù)，能定量表征出多孔鋁合金構件的腐蝕損傷程度，解決了能對鋁合金結構的腐蝕損傷的實時監(jiān)測的功能。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁合金多孔結構孔邊腐蝕損傷監(jiān)測方法，即一種基于代數(shù)迭代重建算法的鋁合金多孔結構孔邊腐蝕損傷監(jiān)測方法，其特征在于：

在步驟一中所述的“壓電傳感器”，它是指美國Steminc公司的SMD07T05R412WL壓電陶瓷圓盤，其具體參數(shù)如表1所示；

表1

3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁合金多孔結構孔邊腐蝕損傷監(jiān)測方法，即一種基于代數(shù)迭代重建算法的鋁合金多孔結構孔邊腐蝕損傷監(jiān)測方法，其特征在于：

在步驟二中所述的“激勵信號”，它是指針對激勵信號的選取，壓電傳感器的激勵信號由任意信號發(fā)生器產生，信號由下面的表達式描述：

u(t)=20[H(t)-H(t-Nfe)]×(1-cos2πfctN)sin2πfct]]>

式中，f_c為信號的中心頻率，N為信號的波峰數(shù)，A為信號的幅度，H(t)為Heaviside階梯函數(shù)。