[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

本發明公開了一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，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，本發明通過同步壓縮小波變換提高時頻分辨率，分析Lamb波的頻散特征，通過對比判斷板結構的健康狀態，擺脫了對差信號的依賴，對響應信號自身進行時頻分析，解決了時變條件和多模的影響問題，相較于傳統方法對微小損傷有更優秀的判斷能力，能更多地反應結構本身發生的變化。

技術領域

本發明涉及工程結構在線Lamb波損傷監測領域，具體涉及一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法。

背景技術：

工程結構在使用中往往承受著巨大的應力，在惡劣的環境下工作，很容易在長時間的使用過程中出現微小的損傷。這些微小的損傷如果不及時加以控制，會慢慢演變成嚴重的損傷，最后影響結構的正常使用，危及人身及財產安全。

結構健康監測是一種從營運狀態的結構中獲取并處理數據，評估結構的耐久度、損傷度等狀態的有效方法。它結合了無損檢測和結構特性分析，可以在不破壞結構、不影響結構正常運行的前提下，診斷結構中是否有損傷發生，判斷損傷的位置，評估損傷的程度以及損傷對結構的影響。

Lamb波是由橫波和縱波耦合而成的一種特殊形式的應力波，具有衰減慢、傳播距離遠的特點。在實際傳播過程中，Lamb波存在多模特性和頻散效應。Lamb波的傳播模式可分為對稱模式和反對稱模式。

傳統的短時傅里葉變換、小波變換等時頻分析技術，時頻分辨率有限，無法準確提取響應信號中的特征。同步壓縮小波變換以小波變換為基礎，采用同步壓縮的方法提取小波脊線，大大提高了視頻分辨率，可以提高所提取特征的準確度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，以解決現有技術無法準確提取響應信號中的特征的缺陷。

一種基于同步壓縮小波變換的Lamb波板結構健康監測方法，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，所述激勵信號用公式表述即為：

SE_i(t)＝A_i(t)sin 2πf_it；