[發明專利]基于蘭姆波的不均勻截面結構損傷識別成像方法及系統

在審

• 申請號: 201711376047.8
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108254438A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 趙晶晶;劉廣;李富才;李鴻光;馮康軍;曹倩倩;胡堅
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海機電工程研究所
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06;G01N29/44;G01N29/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

1.一種基于蘭姆波的不均勻截面結構損傷識別成像方法，其特征在于，包括：

傳感網絡構建步驟：將換能器固定在待檢測板殼結構的表面，或鑲嵌于待檢測板殼結構內部，每對換能器以一發一收的方式設置，組成一條激勵-感應信號的傳感路徑，由傳感路徑構成傳感網絡，所覆蓋的待檢測板殼結構的區域為檢測區域；

傳感路徑構的損傷指數校對步驟：對第n條傳感路徑而言，通過無缺陷基準信號的波形C_n(t)與有缺陷的檢測響應信號R_n(t)的反相關性來校對該條傳感路徑的損傷指數為：其中：t為采樣時間點，t₀為采樣時間的起始點，t₁為采樣時間的終止點，n為傳感路徑的序號1≤n≤N，N為傳感路徑的總數；

損傷影響程度判定步驟：把所有傳感路徑所校對的損傷指數中最大值按照設定的比例設定為閾值，當一條傳感路徑的損傷指數大于所述閾值的時候，推斷該條傳感路徑被損傷影響，否則該條傳感路徑未受到損傷影響，損傷指數設置為0；

損傷坐標點概率計算步驟：根據所在傳感路徑的截面變化特征設定概率分布函數，稱為結構權函數W_n[B_n(x，y)]，進而得到損傷出現在坐標點(x,y)的概率值。

2.根據權利要求1所述的基于蘭姆波的不均勻截面結構損傷識別成像方法，其特征在于，所述換能器采用楔形塊狀或薄片狀的壓電陶瓷材料制成。

3.根據權利要求1所述的基于蘭姆波的不均勻截面結構損傷識別成像方法，其特征在于，所述傳感路徑為一條長度為激勵換能器到感應換能器之間的距離的直線。

4.根據權利要求1所述的基于蘭姆波的不均勻截面結構損傷識別成像方法，其特征在于，所述傳感網絡根據待檢測板殼結構中所需要的檢測區域來布置換能器，所構建的傳感網絡覆蓋整個所需要的檢測區域。

5.根據權利要求1所述的基于蘭姆波的不均勻截面結構損傷識別成像方法，其特征在于，所述損傷坐標點概率計算步驟具體包括：

對于第n條傳感路徑，蘭姆波由激勵位置經到坐標點(x,y)到達響應位置的傳播時間T_Rn與蘭姆波由激勵位置直達響應位置的傳播時間T_n的關系為：其中：坐標點(x,y)為檢測區域內的坐標點，對于邊長為a的正方形檢測區域而言，-a≤x,y≤a；結構權函數W_n[B_n(x,y)]與坐標點(x,y)的關系為：其中:α決定第n條傳感路徑影響區域的范圍，0.015≤α≤0.15，n為傳感路徑的序號，1≤n≤N，N為傳感路徑的總數；

計算損傷出現在坐標點(x,y)處的概率值：

把計算得到的概率值經正則化后得到概率分布圖像，表明損傷出現的概率，其中：概況值最大的坐標點為損傷的中心位置坐標，進而實現損傷的成像和定位的目的。

6.一種基于蘭姆波的不均勻截面結構損傷識別成像系統，其特征在于，包括：

傳感網絡構建模塊：將換能器固定在待檢測板殼結構的表面，或鑲嵌于待檢測板殼結構內部，每對換能器以一發一收的方式設置，組成一條激勵-感應信號的傳感路徑，由傳感路徑構成傳感網絡，所覆蓋的待檢測板殼結構的區域為檢測區域；

傳感路徑構的損傷指數校對模塊：對第n條傳感路徑而言，通過無缺陷基準信號的波形C_n(t)與有缺陷的檢測響應信號R_n(t)的反相關性來校對該條傳感路徑的損傷指數為：其中：t為采樣時間點，t₀為采樣時間的起始點，t₁為采樣時間的終止點，n為傳感路徑的序號1≤n≤N，N為傳感路徑的總數；

損傷影響程度判定模塊：把所有傳感路徑所校對的損傷指數中最大值按照設定的比例設定為閾值，當一條傳感路徑的損傷指數大于所述閾值的時候，推斷該條傳感路徑被損傷影響，否則該條傳感路徑未受到損傷影響，損傷指數設置為0；

損傷坐標點概率計算模塊：根據所在傳感路徑的截面變化特征設定概率分布函數，稱為結構權函數W_n[B_n(x，y)]，進而得到損傷出現在坐標點(x,y)的概率值。