[發(fā)明專利]一種結構損傷聲發(fā)射信號識別方法、裝置、存儲介質

在審

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• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN114002334A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 王鐵軍;李鴻宇;江鵬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44;G01N29/14;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發(fā)明提供一種結構損傷聲發(fā)射信號識別方法、裝置、存儲介質，所述方法包括：步驟S1、收集包括結構聲發(fā)射損傷和振動、摩擦噪聲在內的帶標記信號樣本；步驟S2、設計卷積神經網絡模型；步驟S3、使用帶標記數(shù)據(jù)集進行模型訓練與調優(yōu)。本發(fā)明采用基于機器學習方法的聲發(fā)射損傷信號提取手段，通過構建和訓練神經網絡模型，使其總結信號中相對復雜、難以人工提煉的模式特征，最終據(jù)此在實際分析中將損傷信號從噪聲中分離。本發(fā)明通過設計和訓練模型，智能體能夠自行從大量數(shù)據(jù)中總結同類別樣本的共性以及不同類別樣本的標志性區(qū)別，進而實現(xiàn)適應性強、魯棒性好的聲發(fā)射信號提取。

技術領域

本發(fā)明屬于無損檢測和結構完整性監(jiān)控技術領域，具體涉及一種結構損傷聲發(fā)射信號識別方法、裝置、存儲介質。

背景技術

無損檢測是保障大型工程裝備和結構服役過程中，其內部關鍵構件完整性和可靠性的關鍵技術。隨著社會生產力的發(fā)展，投入服役的上述裝備和結構將愈發(fā)變多，長時間服役后若它們內部結構損傷老化，極易引發(fā)災難性事故。而實際工程中，盡管已有多種技術手段可以開展無損檢測，但檢測過程中的數(shù)據(jù)深度分析需求仍給現(xiàn)場技術人員帶來了較大的工作負擔。

傳統(tǒng)無損檢測方法如熒光滲透、超聲、射線等方法大多在部件出廠或定期檢修過程中使用，雖能一定程度上保證設備服役安全，但如果頻繁實施檢測則費時費力，反之則保障效果不佳。在線監(jiān)測方法能一定程度上克服該困難。例如采用聲發(fā)射的結構損傷在線監(jiān)測方法是行之有效的解決方案。當塑性變形、斷裂等損傷在監(jiān)測結構中發(fā)生時，由于局部應力、應變能釋放，將對外放出彈性波(聲波)；該信號可以被傳感器捕捉，進而能夠感知損傷的發(fā)生。上述過程在實踐中包括數(shù)個技術環(huán)節(jié)：信號傳感與采集、信號分析識別、損傷評估。其中，信號分析識別是關鍵所在，傳統(tǒng)信號分析識別方法是通過頻譜分析等手段計算信號統(tǒng)計學參數(shù)，隨后根據(jù)工程經驗選定其中最具代表性的幾個并設定閾值，最后在實際操作過程中以此為依據(jù)實現(xiàn)對聲發(fā)射損傷信號的識別。這種根據(jù)專家經驗人為選取聲發(fā)射信號特征，并根據(jù)工程經驗設置判定規(guī)則的方法，其僅能大致了解信號強度、頻率分布，難以識別復雜的信號模式，將損傷信號從實際工程中可能大量存在的振動、摩擦等噪聲中分離。正是因此，該技術目前在實踐中僅適用于實驗室等噪聲清潔環(huán)境，難以在工程環(huán)境下應用。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種結構損傷聲發(fā)射信號識別方法、裝置、存儲介質，采用基于機器學習方法的聲發(fā)射損傷信號提取手段。通過構建和訓練神經網絡模型，使其總結信號中相對復雜、難以人工提煉的模式特征，最終據(jù)此在實際分析中將損傷信號從噪聲中分離。

第一方面，本申請實施例提供一種結構損傷聲發(fā)射信號識別方法，包括如下步驟：

步驟S1、收集包括結構聲發(fā)射損傷和振動、摩擦噪聲在內的帶標記信號樣本；

步驟S2、設計卷積神經網絡模型；

步驟S3、使用帶標記數(shù)據(jù)集進行模型訓練與調優(yōu)。

可選的，步驟S1中所述信號樣本包括真實來源樣本和實驗室樣本；

所述真實來源樣本從實際工程環(huán)境采集的信號樣本，所述實驗室樣本為采用實驗室模擬方式采集的信號樣本。

可選的，對真實來源樣本的標記方法包括：

步驟S101、確認信號采集環(huán)境的聲潔凈度，當現(xiàn)場環(huán)境中聲發(fā)射有效信號的信噪比大于0時，進行下一步；

步驟S102、對樣本進行實時溯源，所述實時溯源為在通過傳感器采集聲發(fā)射信號的同時使用光測或電測方法觀測目標區(qū)域的損傷發(fā)生情況；

步驟S103、當通過傳感器采集聲發(fā)射信號得出的目標區(qū)域損傷結論與光測或電測方法觀測目標區(qū)域的損傷結論對應一致時，判定為完成溯源，將真實信號標記成為聲發(fā)射損傷信號樣本。

可選的，采集實驗室樣本的方法包括：