[發明專利]基于改進最小方差成像的復合材料損傷輪廓識別方法

在審

• 申請號: 202210901402.3
• 申請日: 2022-07-28
• 公開（公告）號: CN115166042A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 華佳東;屈婉;林京;苗永浩;都待堯
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06;G01N29/44;G06F17/15
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 韓燕

1.一種基于改進最小方差成像的復合材料損傷輪廓識別方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、給定稀疏傳感陣列和檢測區域，激發傳感器獲取導波陣列信號：

S2、獲取所有損傷反射位置可能的網格組合方式并設定約束條件；

S3、對滿足約束條件的每種網格組合方式，采用改進的最小方差成像算法，運用步驟S1采集到的N組導波陣列信號，分別計算像素值來表示損傷邊界的概率；

S31、蘭姆波從一個特定的第n個發射-接收傳感器組中發射導波陣列信號的傳感器位置(x_n1，y_n1)經網格組合方式a反射到接收導波陣列信號的傳感器位置(x_n2，y_n2)的傳播距離d_n(a_k)為：

其中，a_k和(x_ak，y_ak)分別表示網格組合方式a中的第k個點及其坐標；

S32、取網格組合方式a中反射距離最短的點為第n個發射-接收傳感器組導波陣列信號的反射位置，則反射傳播時間t_n(a)表示為：

t_n(a)＝(Min(d_n(a₁)，d_n(a₂)…d_n(a_k)…d_n(a_K)))/C_g (2)

其中，C_g表示蘭姆波在復合材料板中的群速度；K表示反射網格數；

S33、計算總的N個發射-接收傳感器組對應網格組合方式a的信號幅值為：

其中，r_n(t_n(a))表示第n個發射-接收傳感器組對應網格組合方式a的信號幅值；

S34、采用改進的最小方差方法，同一網格組合方式設計一個觀察方向來最小化不滿足陣列幅值預期關系的疊加，則網格組合方式a的像素值P_a為：

其中，表示的共軛轉置矩陣；表示幅值向量；R_a表示向量的相關矩陣；表示加權向量；

S35、針對每種網格組合方式，均按照表達式(4)計算出一個像素值，并對每組的像素值進行歸一化處理：

P_a＝P_a/max(P_a) (5)；

S4、根據每種網絡組合方式的像素值，對損傷輪廓進行識別：記錄所有像素值P＞0.95對應的網格組合方式，繪制所述組合中所有點的坐標，生成損傷輪廓圖。

2.根據權利要求1所述的基于改進最小方差成像的復合材料損傷輪廓識別方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、設計一個由S個傳感器構成的稀疏傳感陣列，將其覆蓋區域設定為檢測區域；

S12、在檢測區域任意位置設計損傷樣本，損傷占據一定的物理空間；

S13、傳感器1-S號依次激發，每次激發時另外S-1個傳感器同時采集導波陣列信號，獲得N組發射-接收傳感器組及對應的導波陣列信號r₁(t)，r₂(t)…r_N(t)。

3.根據權利要求1所述的基于改進最小方差成像的復合材料損傷輪廓識別方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下步驟：

S21、將檢測區域劃分為由M個點組成的精細網格，假設所有發射-接收傳感器組的損傷反射位置發生在K個網格點上，其中K＜＜M，反射網格數K預先設定；

S22、從M個候選點中系統地選取K個點，一共生成損傷反射位置可能的個網格組合方式；

S23、考慮到損傷輪廓的合理性，對個網格組合方式中網格點的距離進行約束。

4.根據權利要求1所述的基于改進最小方差成像的復合材料損傷輪廓識別方法，其特征在于，所述步驟S34中通過約束優化問題選擇最小化成像偽影：

其中，表示觀察方向；

使用拉格朗日乘子法解得：

其中，表示R_a的逆矩陣。