[發明專利]一種用于帶接管壓力容器損傷定位的傳感器陣列優化方法

在審

• 申請號: 202110004693.1
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112765845A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 軒福貞;胡超杰;楊斌;袁奕雯;張東
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;上海市特種設備監督檢驗技術研究院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06N3/00;F17C13/02;F17C13/12
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 楊勝

本發明公開了一種用于帶接管壓力容器損傷定位的傳感器陣列優化方法，包括以下步驟：步驟S1，對所述筒體進行二維網格劃分；步驟S2，在劃分后的二維網格上初始化傳感器陣列；步驟S3，根據建立的傳感器陣列構建粒子群優化算法模型；步驟S4，構建基于接管邊界的粒子群優化算法模型適應度方程；步驟S5，優化粒子群優化算法模型參數獲得最優模型；步驟S6，根據最終參數訓練粒子群優化算法模型，獲得最優傳感器陣列。根據本發明，其能夠保證基于超聲導波的帶接管壓力容器損傷監測結果的準確性。

技術領域

本發明涉及粒子群優化算法及超聲導波結構健康監測領域，特別涉及一種用于帶接管壓力容器損傷定位的傳感器陣列優化方法。

背景技術

壓力容器是承受壓力、具有爆炸危險的特種設備，在石油化工、航空航天以及水下艦艇等領域有著廣泛的應用。該設備是生產運輸過程中不可缺少的核心設備，也是一個國家裝備制造水平的重要標志。壓力容器通常用于傳熱傳質等工藝過程，同時在貯存、運輸有壓力的氣體或液化氣體方面有著大量的應用。嚴苛的工作環境，運行壓力及溫度的交替變化以及帶有腐蝕性的工作介質導致壓力容器非常容易出現損傷。壓力容器一旦出現事故，會對社會及人民的生命財產安全造成極大的威脅，因此有必要開展針對壓力容器的在線監測技術研究。

與傳統無損檢測方法相比，基于超聲導波的結構健康監測技術傳播距離遠、監測面積大，非常適合對壓力容器這種大體積結構進行在線監測。并且該技術是一種主動監測方法，可根據需求驅動傳感器在機構中激勵并接收超聲導波信號，并在數秒內評估損傷，近年來越來越受到國內外學者的關注。但是根據實際工藝的要求，壓力設備通常帶有接管結構，接管和容器之間的連接是裂紋萌生的關鍵區域，但超聲導波信號在這種結構不連續處的波結構非常復雜，不可避免地導致損傷定位結果的不準確。

有鑒于此，有必要開發一種用于帶接管壓力容器損傷定位的傳感器陣列優化方法，用以保證基于超聲導波的帶接管壓力容器損傷監測結果的準確性。

發明內容

為了克服上述損傷定位方法所存在的問題，本發明所要解決的技術問題是提供一種用于帶接管壓力容器損傷定位的傳感器陣列優化方法，用以保證基于超聲導波的帶接管壓力容器損傷監測結果的準確性。

就傳感器陣列優化方法而言，本發明為解決上述技術問題的用于帶接管壓力容器損傷定位的傳感器陣列優化方法包括以下步驟：

步驟S1，對所述筒體進行二維網格劃分；

步驟S2，在劃分后的二維網格上初始化傳感器陣列；

步驟S3，根據建立的傳感器陣列構建粒子群優化算法模型；

步驟S4，構建基于接管邊界的粒子群優化算法模型適應度方程；

步驟S5，優化粒子群優化算法模型參數獲得最優模型；

步驟S6，根據最終參數訓練粒子群優化算法模型，獲得最優傳感器陣列。

可選的，在步驟S1中，所述筒體的二維網格劃分過程為：將所述筒體假想展開成平面矩形結構，隨后對該矩形結構進行二維網格劃分，劃分后的二維網格軸向方向兩端對應于筒體與封頭連接位置。

可選的，在步驟S2中，所述傳感器陣列由偶數個超聲導波傳感器組成，所述傳感器陣列的初始化過程為：使用粘接劑將超聲導波傳感器粘貼于所述筒體的兩端，并且兩端超聲導波傳感器的數量相等；

其中，假定超聲導波傳感器的總數為m，所述筒體的外徑為D，則有m＝D/20；在傳感器陣列的初始化過程過中，超聲導波傳感器沿著二維網格隨機布置，并且每個超聲導波傳感器的軸向坐標位于二維網格軸向方向上的端部。