[發(fā)明專利]基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310048886.6
• 申請(qǐng)日: 2023-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN116660375A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武湛君;張佳奇;楊正巖;馬書義;楊宇;楊雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué);大連君晟科技有限責(zé)任公司;中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所
• 主分類號(hào): G01N29/06
• 分類號(hào): G01N29/06;G01N29/44;H04L67/12
• 代理公司: 北京市銘盾律師事務(wù)所 11763
• 代理人: 常春

1.一種基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征在于：包括步驟：

形成所述復(fù)合材料筒段，其中所述復(fù)合材料筒段的預(yù)設(shè)厚度內(nèi)布設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，并提供連接所述柔性傳感器網(wǎng)絡(luò)的接口；

通過所述接口將所述傳感器網(wǎng)絡(luò)與超聲導(dǎo)波設(shè)備相連，使用所述超聲導(dǎo)波設(shè)備的信號(hào)激勵(lì)部分提供激勵(lì)信號(hào)并通過所述傳感器網(wǎng)絡(luò)在筒段結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)和實(shí)時(shí)超聲導(dǎo)波信號(hào)，并由所述超聲導(dǎo)波設(shè)備的信號(hào)接收部分獲取由所述傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的所述基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)和實(shí)時(shí)超聲導(dǎo)波信號(hào)；其中所述基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)為在復(fù)合材料筒段結(jié)構(gòu)完整性良好狀態(tài)下采集所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的超聲導(dǎo)波傳播路徑上的超聲導(dǎo)波信號(hào)；其中所述實(shí)時(shí)超聲導(dǎo)波信號(hào)為在試驗(yàn)環(huán)境或在役環(huán)境下實(shí)時(shí)采集的所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的所述超聲導(dǎo)波傳播路徑上的超聲導(dǎo)波信號(hào)；

通過將所述實(shí)時(shí)超聲導(dǎo)波信號(hào)與所述基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)計(jì)算路徑損傷因子，逐個(gè)計(jì)算每個(gè)傳播路徑各自的路徑損傷因子，基于所有計(jì)算得到的路徑損傷因子，通過加權(quán)成像算法進(jìn)行損傷概率重構(gòu)成像，從而實(shí)現(xiàn)所述復(fù)合材料筒段的損傷位置的診斷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，形成所述復(fù)合材料筒段的步驟包括：

根據(jù)所述復(fù)合材料筒段的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行基于至少四個(gè)傳感器的傳感器網(wǎng)絡(luò)布局設(shè)計(jì)，然后通過將所述傳感器的傳感單元及連接所述傳感單元電極的導(dǎo)線內(nèi)嵌于絕緣材料中構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于埋入所述所述復(fù)合材料筒段；

進(jìn)行所述復(fù)合材料筒段的纏繞制作，在纏繞到達(dá)預(yù)定厚度之后，將所述傳感器網(wǎng)絡(luò)按照布局設(shè)計(jì)位置安裝在所述預(yù)定厚度的結(jié)構(gòu)表面；

所述傳感器網(wǎng)絡(luò)安裝完成后，繼續(xù)進(jìn)行復(fù)合材料鋪帶的纏繞直至將傳感器網(wǎng)絡(luò)除所述接口預(yù)留位置外完全包裹；以及

對(duì)所述復(fù)合材料筒段進(jìn)行高溫高壓固化成型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，所述傳感器是壓電傳感器，所述傳感單元是壓電晶片，所述導(dǎo)線是銅箔導(dǎo)線，從而構(gòu)成柔性傳感器網(wǎng)絡(luò)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，將所述傳感器網(wǎng)絡(luò)被設(shè)置為使得其超聲導(dǎo)波傳播路徑覆蓋被監(jiān)測(cè)區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，所述復(fù)合材料是碳纖維樹脂基復(fù)合材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，所述激勵(lì)信號(hào)被選擇為經(jīng)漢寧窗調(diào)制的多周期正弦信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，所述多周期正弦信號(hào)為S(t)＝0.5*(1-cos(2πf₀t/N))sin(2πf₀t)，其中，f₀為激勵(lì)中心頻率，N為周期數(shù)，t是時(shí)間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，所述路徑損傷因子為所述基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)的時(shí)域能量與所述基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)和所述實(shí)時(shí)超聲導(dǎo)波信號(hào)之間的差異信號(hào)的時(shí)域能量的比值。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，所述損傷概率P(x,y)的計(jì)算公式如下為其中第i條路徑的橢圓加權(quán)分布函數(shù)W_ii[R_i(x,y)]由非負(fù)線性遞減函數(shù)定義，其中R_i(x,y)為坐標(biāo)點(diǎn)到路徑的距離，β是關(guān)于橢圓分布區(qū)域大小的控制參數(shù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于埋入式傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料筒段超聲導(dǎo)波損傷診斷方法，其特征是，并基于得到的所述基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)數(shù)據(jù)構(gòu)建基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)并存儲(chǔ)，以及從所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)讀取所述基準(zhǔn)超聲導(dǎo)波信號(hào)用于計(jì)算所述損傷因子。