专利名称：基于透射、反射系数的结构不连续定位方法
技术领域：
本发明涉及一种无损检测领域，尤其是涉及一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法。
背景技术：
铁路轨道、石油天然气管道、电缆等均勻长结构，由于铺设距离长，对于出现的裂缝、截面突变等结构不连续难以及时发现，而这些结构不连续可能会造成火车出轨、管道破裂、输电中断等重大社会危害和经济损失。因此，对这类结构不连续的快速、准确检测具有
重要意义。脉冲回波法是目前可用于结构不连续长距离定位的主要方法。该方法首先根据结构的频散曲线选择某种模式的波，该模式的波在某一中心频率附近具有基本恒定的群速度。然后设计特定的激励装置对结构输入具有中心频率的激励，在结构中产生具有该中心频率的所选模式的导波。该导波在结构中传播时，若遇到结构不连续会产生反射回波信号。 脉冲回波法利用激励波包、不连续反射回波波包之间的时间间隔At，乘以由频散曲线获得的该模式导波在中心频率下对应的声速V，计算出结构不连续的位置。该方法主要存在以下两个方面的不足1)识别导波必须具有较低的频散特性，不能兼顾导波的低衰减特性，限制了导波模式和频率的选择，不能充分利用导波进行长距离检测；2)虽然识别导波具有较低的频散特性，但随着传播距离变长，导波的波包会在时间轴上展宽，振幅降低，给结构不连续尤其是微小裂缝等的识别带来困难。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，包括以下步骤1)选择识别导波；2)确定波导上需要检测的区间；3)对测量传感器组进行布置，第一组传感器布置于检测区间的左侧，第二组传感器布置于检测区间的右侧；4)利用传感器组进行两次波导动力学信号测量；5)利用测量到的波导动力学信号计算出结构不连续处的测量散射系数，该散射系数为透射系数或反射系数；6)建立结构不连续处预计散射系数模型；7)利用结构不连续处的测量散射系数与预计散射系数模型对波导结构不连续进行识别定位。
所述的识别导波选择的依据两点(a)对潜在的结构不连续敏感，(b)在波导上传播时具有较小的衰减系数。所述的确定波导上需要检测的区间为定义波导长度的延伸方向为X轴，区间的长度为L，分布在χ = 0和χ = L之间，不连续点位于χ = Ld处。所述的测量传感器组为加速度传感器、速度传感器或位移传感器中一种或几种任
思组合。所述的动力学信号的第一次测量，第一组传感器布置于检测区间的左侧，第二组传感器布置于检测区间的右侧，进行波导动力学信号测量如下在检测区间的左侧给被检测波导施加激励，然后将由传感器组测得的动力学数据根据波幅分解法分解为传感器组中心位置X = X1和X = &处沿X轴正向和负向传播的波幅，X = X1处对应的正向和负向传播的波幅分别为《和义^ = X2处对应的正向和负向传播的波幅分别为為丨和為“；。所述的动力学信号的第二次测量，激励点布置在检测区间的右侧，进行波导动力学信号测量如下在检测区间的右侧给被检测波导施加激励，然后将由传感器组测得的动力学数据根据波幅分解法分解为传感器组中心位置X = X1和X = &处沿X轴正向和负向传播的波幅；X = X1处对应的正向和负向传播的波幅分别为4+2和<2，X = X2处对应的正向和负向传播的波幅分别为4+2和成2。所述的散射系数为透射系数，即该定位方法基于透射系数，步骤5)、6)、7)分别如下用两次测量得到的波幅4、4。^与4+2、4_2、4+2、成2，根据透射系数
计算公式计算出两组传感器之间结构不连续处对应的测量波幅透射系数tM
权利要求
1.一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，包括以下步骤1)选择识别导波；2)确定波导上需要检测的区间；3)对测量传感器组进行布置，第一组传感器布置于检测区间的左侧，第二组传感器布置于检测区间的右侧；4)利用传感器组进行两次波导动力学信号测量；5)利用测量到的波导动力学信号计算出结构不连续处的测量散射系数，该散射系数为透射系数或反射系数；6)建立结构不连续处预计散射系数模型；7)利用结构不连续处的测量散射系数与预计散射系数模型对波导结构不连续进行识别定位。
2.根据权利要求1所述的一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，所述的识别导波选择的依据两点(a)对潜在的结构不连续敏感，(b)在波导上传播时具有较小的衰减系数。
3.根据权利要求1所述的一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，所述的确定波导上需要检测的区间为定义波导长度的延伸方向为χ轴，区间的长度为 L，分布在χ = 0和χ = L之间，不连续点位于χ = Ld处。
4.根据权利要求1所述的一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，所述的测量传感器组为加速度传感器、速度传感器或位移传感器中一种或几种任意组I=I ο
5.根据权利要求1所述的一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，所述的动力学信号的第一次测量，第一组传感器布置于检测区间的左侧，第二组传感器布置于检测区间的右侧，进行波导动力学信号测量如下在检测区间的左侧给被检测波导施加激励，然后将由传感器组测得的动力学数据根据波幅分解法分解为传感器组中心位置X = A和X = &处沿X轴正向和负向传播的波幅，X =X1处对应的正向和负向传播的波幅分别为 < 和尋，X = X2处对应的正向和负向传播的波幅分别为^！和。
6.根据权利要求5所述的一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，所述的动力学信号的第二次测量，激励点布置在检测区间的右侧，进行波导动力学信号测量如下在检测区间的右侧给被检测波导施加激励，然后将由传感器组测得的动力学数据根据波幅分解法分解为传感器组中心位置X = &和X = &处沿X轴正向和负向传播的波幅；X =X1处对应的正向和负向传播的波幅分别为4和4_2^ = &处对应的正向和负向传播的波幅分别为為+2和為-2。
7.根据权利要求6所述的一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，所述的散射系数为透射系数，即该定位方法基于透射系数，步骤5)、6)、7)分别如下用两次测量得到的波幅4、4、名与4+2、Α~2>為+2、，根据透射系数计算公式计算出两组传感器之间结构不连续处对应的测量波幅透射系数tM
8.根据权利要求6所述的一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，其特征在于，所述的散射系数为反射系数，即该定位方法基于反射系数，步骤5)、6)、7)分别如下 利用两次测量得到的波幅4、4、Λ+·>名与4+2、^2、成2、，根据透射系数计算公式计算出两组传感器之间结构不连续处对应的测量波幅透射系数tM
全文摘要
本发明涉及一种基于透射、反射系数的结构不连续定位方法，包括以下步骤1)选择识别导波；2)确定波导上需要检测的区间；3)对测量传感器组进行布置，第一组传感器布置于检测区间的左侧，第二组传感器布置于检测区间的右侧；4)利用传感器组进行两次波导动力学信号测量；5)利用测量到的波导动力学信号计算出结构不连续处的测量散射系数，该散射系数为透射系数或反射系数；6)建立结构不连续处预计散射系数模型；7)利用结构不连续处的测量散射系数与预计散射系数模型对波导结构不连续进行识别定位。与现有技术相比，本发明具有解决了传统导波法对结构不连续长距离检测时所选识别导波不能兼顾频散特性和低衰减特性的问题等优点。
文档编号G01N29/04GK102495141SQ20111037942
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者冯盟, 张鹏鹏, 武怀宇, 范强, 陈大跃, 黄震宇 申请人:上海交通大学