[發(fā)明專利]一種壓電傳感器網(wǎng)絡及其結構健康監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910714841.1
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110440832B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 邱雷;汪玉;袁慎芳;鄧曉磊;任元強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01L5/00;G01B7/16
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

1.一種壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，其至少包括：損傷區(qū)域定位，所述損傷區(qū)域定位的方法包括以下步驟：

通過設置在壓電傳感器網(wǎng)絡交錯點上的壓電傳感器，分別獲取基準信號和監(jiān)測信號；

依據(jù)所述基準信號和所述監(jiān)測信號，分別獲取所述壓電傳感器網(wǎng)絡的第一方向上和第二方向上的損傷區(qū)域邊界；

依據(jù)所述損傷區(qū)域邊界，獲取所述壓電傳感器網(wǎng)絡中的損傷區(qū)域定位；

其中所述壓電傳感器網(wǎng)絡包括：

多個第一傳輸通道安裝在第一方向上，所述多個第一傳輸通道并聯(lián)設置；

多個第二傳輸通道安裝在第二方向上，所述多個第二傳輸通道并聯(lián)設置；

所述多個第一傳輸通道和所述多個第二傳輸通道相互交錯設置；

多個壓電傳感器安裝在所述第一傳輸通道與所述第二傳輸通道的交錯點上；

在所述第一方向上，所述多個壓電傳感器的正極相互連接；在所述第二方向上，所述多個壓電傳感器的負極相互連接。

2.根據(jù)權利要求1所述一種壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，所述壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法還包括：依據(jù)所述基準信號和所述監(jiān)測信號，獲取第一損傷因子和第二損傷因子。

3.根據(jù)權利要求2所述一種壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，所述結構健康監(jiān)測方法還包括：依據(jù)所述第一損傷因子確定的兩條所述第一傳輸通道和所述第二損傷因子確定的兩條所述第二傳輸通道，獲取所述壓電傳感器網(wǎng)絡的所述損傷區(qū)域邊界。

4.根據(jù)權利要求2所述一種壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，所述損傷因子依據(jù)以下公式獲取：

其中，E_k1為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器的差信號能量值，T為采樣總時間，HS_k(t)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在健康狀態(tài)下采集的所述基準信號，DS_k(t)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在監(jiān)測狀態(tài)下采集的所述監(jiān)測信號，t為具體采樣時刻。

5.根據(jù)權利要求2所述一種壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，所述損傷因子依據(jù)以下公式獲取：

其中，E_k2為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器的頻譜幅度差，ω₁為頻域下限，ω_N為頻域上限，HS_k(ω)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在健康狀態(tài)下采集的所述基準信號的頻譜，DS_k(ω)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在監(jiān)測狀態(tài)下采集的所述監(jiān)測信號的頻譜，ω為頻率。

6.根據(jù)權利要求2所述壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，所述損傷因子依據(jù)以下公式獲取：

其中，E_k3為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器的互相關因子，T為采樣總時間，HS_k(t)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在健康狀態(tài)下采集的所述基準信號，DS_k(t)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在監(jiān)測狀態(tài)下采集的所述監(jiān)測信號，t為具體采樣時刻。

7.根據(jù)權利要求2所述一種壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，所述損傷因子依據(jù)以下公式獲取：

其中，E_k4為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器的歸一化互相關矩，T為采樣總時間，τ為延遲因子，n為冪級數(shù)，r_xx(τ)為所述基準信號的自相關函數(shù)，t為具體采樣時刻，r_xy(τ)為所述基準信號和所述監(jiān)測信號的互相關函數(shù)，HS_k(t)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在健康狀態(tài)下采集的所述基準信號，DS_k(t)為所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第k個所述壓電傳感器在監(jiān)測狀態(tài)下采集的所述監(jiān)測信號。

8.根據(jù)權利要求1所述一種壓電傳感器網(wǎng)絡結構健康監(jiān)測方法，其特征在于，所述方法還包括：沖擊區(qū)域定位，所述沖擊區(qū)域定位的方法包括以下步驟：

在所述壓電傳感器網(wǎng)絡中，獲取沖擊響應信號；

依據(jù)所述沖擊響應信號，獲取第一方向上的第一上升沿位置和第二上升沿位置；

依據(jù)所述第一上升沿位置和所述第二上升沿位置，獲取所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第一方向上的第一沖擊區(qū)域邊界；

依據(jù)所述沖擊響應信號，獲取第二方向上的第三上升沿位置和第四上升沿位置；

依據(jù)所述第三上升沿位置和所述第四上升沿位置，獲取所述壓電傳感器網(wǎng)絡中第二方向上的第二沖擊區(qū)域邊界；

依據(jù)所述第一沖擊區(qū)域邊界和第二沖擊區(qū)域邊界，獲取所述壓電傳感器網(wǎng)絡中的所述沖擊區(qū)域定位。