[發(fā)明專利]一種金屬板腐蝕損傷深度評估系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113325072A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張衛(wèi)方;徐多;王翔宇;冉允萌;竇照峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/44;G06F17/10
• 代理公司: 北京眾澤信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11701
• 代理人: 張艷萍

本發(fā)明公開了一種金屬板腐蝕損傷深度評估系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：多個傳感器，發(fā)射和接收Lamb波的基礎(chǔ)反對稱模態(tài)的波信號；信息獲取模塊，獲取激勵信號和接收信號；信號處理模塊，計算目標(biāo)時間段；特征提取模塊，在目標(biāo)時間段對接收信號進(jìn)行特征提取，得到損傷最大峰值；數(shù)據(jù)處理模塊，計算得到多個損傷因子；深度擬合模塊，根據(jù)多個損傷因子及預(yù)先已知的與多個損傷因子一一分別對應(yīng)的多個腐蝕損傷深度進(jìn)行曲線擬合，得到腐蝕深度評估模型，以實現(xiàn)腐蝕損傷深度評估。通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案，實現(xiàn)了對腐蝕損傷深度的定量評估，突破了金屬板(尤其是鋁合金)結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展趨勢預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了金屬板結(jié)構(gòu)的概率壽命評估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬板腐蝕損傷深度評估技術(shù)，具體涉及一種金屬板腐蝕損傷深度評估系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)綜合運用了傳感器技術(shù)、信號處理和分析技術(shù)、腐蝕損傷理論和概率統(tǒng)計理論等，對一種對結(jié)構(gòu)的實際情況進(jìn)行實時監(jiān)測的技術(shù)，能夠為大型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和耐久性提供重要參考。作為航空復(fù)雜關(guān)鍵結(jié)構(gòu)最為普遍的失效機理，腐蝕損傷失效對結(jié)構(gòu)的耐久性有很大影響，所以腐蝕深度損傷的定量診斷成為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的重要部分。在金屬(例如，鋁合金)損傷監(jiān)測領(lǐng)域，已有線性極化法、光學(xué)傳感器技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)、智能涂層技術(shù)等，但存在難以實時監(jiān)測、精確定量以及虛警率高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬板腐蝕損傷深度評估系統(tǒng)和方法，用以解決對金屬板腐蝕損傷深度實現(xiàn)實時定量監(jiān)測的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬板腐蝕損傷深度評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：多個傳感器，設(shè)置在所述金屬板的待測區(qū)域的邊界上，用于發(fā)射和接收Lamb波的基礎(chǔ)反對稱模態(tài)的波信號，其中，發(fā)射的波信號為激勵信號，接收的波信號為接收信號；信息獲取模塊，用于獲取所述激勵信號和所述接收信號；信號處理模塊，用于對所述激勵信號和所述接收信號進(jìn)行信號處理，獲取所述波信號的飛行時間和所述激勵信號的時間參數(shù)，并計算目標(biāo)時間段；特征提取模塊，用于在所述目標(biāo)時間段對所述接收信號進(jìn)行特征提取，得到所述接收信號在所述目標(biāo)時間段的最大幅值，即損傷最大峰值；數(shù)據(jù)處理模塊，用于分別根據(jù)多個目標(biāo)時間段對應(yīng)的損傷最大峰值和預(yù)先已知的健康最大峰值來計算得到多個損傷因子；深度擬合模塊，用于根據(jù)所述多個損傷因子及預(yù)先已知的與所述多個損傷因子一一分別對應(yīng)的多個腐蝕損傷深度進(jìn)行曲線擬合，得到腐蝕深度評估模型，以實現(xiàn)腐蝕損傷深度評估。

優(yōu)選地，所述信號處理模塊還用于：根據(jù)所述波信號的飛行時間、所述波信號的周期T₀和發(fā)射所述激勵信號的起始時間T₁，計算得到接收到所述接收信號的起始時間T_start和結(jié)束時間T_end；其中，所述T_start至所述T_end為所述目標(biāo)時間段。

優(yōu)選地，所述特征提取模塊還用于在所述目標(biāo)時間段對所述接收信號進(jìn)行HHT變換，對經(jīng)過HHT變換后的接收信號的波包進(jìn)行特征提取，得到在所述目標(biāo)時間段的損傷最大峰值。

優(yōu)選地，所述深度擬合模塊采用二次多項式擬合算法并根據(jù)多個損傷因子及對應(yīng)的多個腐蝕損傷深度進(jìn)行曲線擬合，以得到所述腐蝕深度評估模型。

優(yōu)選地，所述多個傳感器兩兩之間進(jìn)行配對，得到k個傳感器對，每個傳感器對中的一者用于發(fā)射所述激勵信號，另一者用于獲取所述接收信號，其中，所述k為正整數(shù)；以及所述信息獲取模塊還用于：獲取所述k個傳感器對的激勵信號和接收信號；或獲取所述k個傳感器對中預(yù)先設(shè)定的傳感器對的激勵信號和接收信號。