[發明專利]層狀管道損傷程度識別方法

在審

• 申請號: 202310243683.2
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116465963A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 李贏;閻石;王曉初;曲靈芝
• 申請（專利權）人: 防災科技學院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 吳斌

本發明提供一種層狀管道損傷程度識別方法，該方法包括：獲取待檢測層狀管道上作動器工作時反饋的傳感信號，對所述傳感信號進行小波包分解處理，基于分解后信號進行能量計算，得到損傷指數；根據不同預設損傷位置、以及所述預設損傷位置對應的多個損傷深度及其對應的損傷指數，建立損傷識別模型；將所述損傷指數輸入至所述損傷識別模型中，識別出所述待檢測層狀管道的損傷程度。也即，通過小波包分解方法對底層傳感信號的低頻和高頻信號多層分解，提高傳感信號的時域分辨率，從而根據分解后的信號得到的損傷指數以及損傷識別模型識別出損傷程度，提高了層狀管道損傷程度檢測識別的準確性。

技術領域

本發明涉及土木建筑中管道損傷檢測技術領域，尤其涉及一種層狀管道損傷程度識別方法。

背景技術

管道運輸在國民經濟、國防工業、日常生活等方面都發揮著重要作用，石油、天然氣、熱網、自來水管道等已經成為國家經濟和國民生活密不可分的重要基礎設施，保障其可靠運行，重要性不言而喻。然而，管道結構在長期的服役過程中，環境侵蝕、材料老化、荷載效應、人為或自然的突變效應等災害因素的耦合作用將不可避免地導致損傷累計和抗力衰減，導致其抵抗自然災害、正常載荷以及環境作用能力的下降，引發管道泄漏事故并造成災難性后果。因此，可靠的管道結構損傷識別方法成為亟待解決的問題。

以往多數對單層管道結構進行信號處理和結構損傷識別研究，但目前工程應用的管道結構大多為層狀管道結構，其保溫層和防腐層對于超聲導波在鋼管傳播性質影響巨大，使得超聲導波在鋼管傳播時在不同材料的界面位置發生透射和漫反射，也是超聲導波能量泄露的通道，直接導致接收的傳感信號波包復雜、幅值降低，無法準確分析信號內容，因此本發明的應用對象為層狀管道結構損傷程度的分析方法。

關于信號處理方法，是基于振動響應實現結構損傷程度識別的重要步驟。在損傷檢測初期，多采用脈沖回波法，能夠確定貫穿損傷的存在并計算損傷的位置，但是對于非貫穿損傷的識別能力有限；隨著信號處理方法的深入研究，后來采用小波分解方法，但是只能對低頻信號分解，導致丟失高頻信號信息，檢測結果不夠精確，魯棒性低。

發明內容

本發明提供一種層狀管道損傷程度識別方法，用以解決現有技術中層狀管道損傷程度檢測識別準確性低的缺陷，實現通過小波包分解方法對底層傳感信號的低頻和高頻信號多層分解，提高傳感信號的時域分辨率，從而根據分解后的信號得到的損傷指數識別出損傷程度，提高了層狀管道損傷程度檢測識別的準確性。

本發明提供一種層狀管道損傷程度識別方法，所述方法包括：

獲取待檢測層狀管道上對PZT組成的作動器施加的壓電超聲導波經過非貫穿損傷時反饋的傳感信號，對所述傳感信號的時間序列添加符合正態分布的白噪聲后進行小波包分解處理，基于分解后信號進行能量計算，得到損傷指數，所述待檢測層狀管道的結構包括結構層與外包層；

將所述損傷指數輸入至預設的損傷識別模型中，根據單位時間增量對應的損傷指數以及損傷趨勢識別出所述待檢測層狀管道的損傷程度，所述損傷識別模型是由多種工況中預設損傷位置、損傷深度數據以及模擬損傷指數確定的。

根據本發明提供的一種層狀管道損傷程度識別方法，所述將所述損傷指數輸入至預設的損傷識別模型中，根據單位時間增量對應的損傷指數以及損傷趨勢識別出所述待檢測層狀管道的損傷程度，包括：

將所述損傷指數輸入至預設的損傷識別模型中，計算出損傷處的實際損傷深度；

基于所述實際損傷深度以及所述損傷識別模型對應的管道損傷趨勢，分析出所述待檢測層狀管道的損傷程度。

根據本發明提供的一種層狀管道損傷程度識別方法，所述將所述損傷指數輸入至預設的損傷識別模型中，根據單位時間增量對應的損傷指數以及損傷趨勢識別出所述待檢測層狀管道的損傷程度之前，所述方法還包括：

獲取所述待檢測層狀管道預設的模型工況，所述模型工況包括不同預設損傷位置、以及所述預設損傷位置對應的多個損傷深度數據組成的工況；