[發明專利]一種基于導波的損傷概率成像方法

有效

• 申請號: 201711230877.X
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108195937B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 劉國強;肖迎春;張華;李明;張杰;白生寶;黃博;韓暉
• 申請（專利權）人: 中國飛機強度研究所
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉麗萍

本發明公開了一種基于導波的損傷概率成像方法，涉及結構健康監測技術領域，其包括下列步驟：(1)在待測結構上布置壓電片組成N條壓電監測路徑；(2)獲取每條監測路徑的基準信號；(3)獲取每條監測路徑的當前信號；(4)計算每條監測路徑的損傷指數；(5)對監測區域建立坐標系，劃分成像網格，并計算每個成像網格的損傷概率成像值，其中損傷概率成像值越大，表明了損傷存在的概率越大。本發明提供的損傷概率成像方法，具有：損傷成像的圖像清晰，損傷定位精度高，可以對多損傷進行成像識別，方法簡單易行，可應用于復雜結構的結構健康監測。

技術領域

本發明屬于結構健康監測技術領域，涉及一種基于導波的損傷概率成像方法。

背景技術

近年來，基于導波的結構健康監測技術受到了廣泛的關注，成為了一個研究熱點。這是由于導波能夠在結構中傳播較長的距離，并且對裂紋、腐蝕和分層等損傷敏感。在基于導波的結構健康監測中，損傷成像算法由于能用圖像直觀地識別和定位損傷，從而受到了重視，并得到了廣泛研究。其中，基于橢圓分布概率的損傷概率成像方法由于能利用稀疏傳感器網絡產生較好質量的損傷圖像，且適用于復雜結構，而得到了很多研究。在此方法中，對于每個激勵-傳感路徑，損傷存在分布概率是一個線性衰減的橢圓分布概率，即成像點離激勵- 傳感路徑越遠，損傷存在的概率越小。并且，對于每個激勵-傳感路徑，此方法的損傷存在概率，無論損傷處于何位置，總是在激勵-傳感的直達路徑上最大。這樣的損傷分布概率是一種不準確的分布概率，與事實不符合，會造成損傷定位精度的降低。另一方面，控制橢圓分布概率影響區域大小的比例因子，需要靠經驗進行選擇確定。以上，限制了此方法在實際監測中的應用。

發明內容

本發明的目的是：為了克服基于橢圓分布概率的損傷概率成像方法的不足，本發明提供了一種基于橢圓環分布概率的損傷概率成像方法，可以改善損傷存在分布概率的準確性，提高損傷定位的精度。

本發明的技術方案是：一種基于導波的損傷概率成像方法，包括下列步驟： (1)在待測結構上布置壓電片組成N條壓電監測路徑；(2)獲取每條監測路徑的基準信號；(3)獲取每條監測路徑的當前信號；(4)計算每條監測路徑的損傷指數；(5)對監測區域建立坐標系，劃分成像網格，并計算每個成像網格的損傷概率成像值，其中損傷概率成像值越大，表明了損傷存在的概率越大。

本發明具體包括下列步驟：

(1)在待測結構4上布置壓電片陣列3組成N條壓電監測路徑；

(2)獲取每條監測路徑的基準信號S_bi (t)(i＝1,2,...,N)：由波形發生器1通過如下公式產生波形，并通過功率放大器2激勵壓電片陣列3組成的監測路徑中的激勵器；由每條監測路徑中的傳感器接收信號，并通過電荷放大器5、數據采集處理系統6存儲每條監測路徑的基準信號S_bi (t)；

式中：

A—信號的幅度調制；

f_c—信號中心頻率；

n—信號波峰個數；

H—Heaviside階梯函數；

t—時間。

(3)與步驟(2)相同的方法，獲取每條監測路徑的當前信號S_ci (t)(i＝1,2,...,N)；

(4)計算每條監測路徑的損傷指數DI_i(i＝1,2,...,N)；

式中：

ti—積分起始時間；

tf—積分結束時間；