[發明專利]一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法

有效

• 申請號: 202010071059.5
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111175379B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 王強;薛新宇;孫大彪
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07;G01N29/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

向板結構發射若干激勵信號，并接收返回的響應信號；

對響應信號進行變換得到變換系數；

通過變換系數計算得到響應信號中信號波的峰值到達時刻；

根據峰值到達時刻計算響應信號的波速；

通過波速繪制板結構的頻率-速度特征曲線；

根據頻率-速度特征曲線判斷板結構的健康狀態；

其中，對響應信號SR_i(t)進行變換得到變換系數的方法包括如下步驟：

通過公式：

其中，T_WSSi(f,t)為所求同步壓縮小波變換系數；ψ(t)為根據信號特征選取的合適母小波；s為尺度；t_o為時間坐標；f為頻率坐標；∈為根據噪聲情況選取的合適閾值；

通過變換系數計算得到響應信號中信號波的峰值到達時刻的方法包括如下步驟：

對所有同步壓縮小波變換系數取模，第i次測量所對應的結果記為F_i(f，t)；

對激勵信號頻率附近的上述結果進行積分，積分半徑為激勵信號頻率的設結果為G_i(t)，公式即為：

選取其中的若干個主要波峰對應的時間坐標作為主要模式的峰值到達時刻，根據每次測量中每個主要模式到達的先后順序依次記為t_i，k，其中k為每次測量中模式的到達次序，是正整數，將激勵信號頻率與到達時刻綁定為頻率-時間對，記為(f_i，t_i，k)。

2.根據權利要求1所述的一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，其特征在于：向板結構發射若干激勵信號，并接收返回的響應信號的方法包括如下步驟：

從某一位置向板結構依次發射多個激勵信號；

每次發射的同時從另一位置采集Lamb波響應信號。

3.根據權利要求1所述的一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，其特征在于：所述激勵信號為五周期加窗恒頻正弦信號，每次發射的激勵信號頻率均不相同，在設備允許范圍內均勻分布，每個激勵信號的幅值有且僅有一個極大值點，幅值從零開始單調遞增，到達極值點后再單調遞減為零，幅值隨時間變化的函數連續且可導，其導數在波形的起始時刻和結束時刻均為零。

4.根據權利要求1所述的一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，其特征在于：所述激勵信號用公式表述即為：

SE_i(t)＝A_i(t)sin2πf_it；

其中，i＝1，2，...，n為激勵信號的編號，n為激勵信號的數量；f_i為激勵信號的頻率，f₁＜f₂＜…＜f_n；t為時間，以滿足五周期這一條件；A_i(t)為窗函數，需要滿足在上連續，可導，A_i(0)＝0，A_i′(O)＝0，且A_i(t)有且僅有一個極大值點(t_si，A_i(t_si))，其中，t_si為第i個激勵信號SE_i(t)的窗函數A_i(t)的極大值點時間坐標。

5.根據權利要求1所述的一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，其特征在于：波峰G_i(t_i，k)要滿足以下要求：

波峰峰值大于閾值p_min(i)，即：

其中，max(G_i(t))為曲線G_i(t)的最大值；

波峰的峰寬大于對應激勵信號的周期的六分之一，即

波峰在半徑為的范圍內沒有比自身更高的波峰。