Lamb波主被动监测信息融合的工程结构损伤评估方法与流程

技术特征：

1.Lamb波主被动监测信息融合的工程结构损伤评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在待测结构上，根据监测区域的大小，布置K个压电传感器组成激励/传感矩形阵列；

步骤2，在激励/传感矩形阵列中选择所有的压电传感器作为传感器，设置触发通道，采集结构冲击响应状态下所有传感通道的Lamb波响应信号，作为被动监测方式的Lamb波损伤信号；

步骤3，在激励/传感矩形阵列中选择其中一个压电传感器作为激励器，剩余压电传感器作为传感器，组建激励/传感监测通道，采集结构当前损伤状态下所有监测通道的Lamb波响应信号，即当前状态下的主动扫查响应信号，通过对比结构健康状态下的主动扫查响应信号，得到主动监测方式的Lamb波损伤信号；

步骤4，分析被动和主动监测方式的Lamb波损伤信号，对监测区域求取被动和主动监测方式下的成像结果，得到被动和主动监测成像对比度矩阵A_MN和B_MN，其中，M、N分别表示将监测区域坐标化并等分为M×N个像素点后，横、纵坐标的最大值；

步骤5，利用min-max标准化方法分别对被动和主动监测成像对比度矩阵中的元素值进行归一化处理，得到处理后的被动和主动定位成像矩阵和

步骤6，对被动和主动定位成像矩阵和中的每个元素做如下处理：令组成新的矩阵分别为中的元素，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N；

步骤7，根据新的矩阵得到改进的被动定位成像矩阵D_MN＝[η_mn],m＝1,2,…,M；n＝1,2,…,N，且η_mn满足：

${\mathrm{\η}}_{mn}=\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{{\mathrm{\α}}_{mn}^{*}},\sqrt{{(x_a-m)}^2+{(y_a-n)}^2}\≤L_{AB}\\ 0,\sqrt{{(x_a-m)}^2+{(y_a-n)}^2}\>L_{AB}\end{array}\right.$

其中，(x_a,y_a)表示矩阵中元素最大值的坐标，(x_b,y_b)表示矩阵中元素最大值的坐标，

步骤8，根据被动和主动监测方式中使用压电传感器的数量对被动和主动监测方式分配权值并归一化处理，得到被动和主动监测方式下的权值分别为δ_p、δ_a，根据如下公式对改进的被动定位成像矩阵和主动定位成像矩阵进行融合：对E_MN进行定位并成像，从而得到主被动信息融合成像结果。

2.根据权利要求1所述Lamb波主被动监测信息融合的工程结构损伤评估方法，其特征在于，步骤4所述被动监测成像对比度矩阵A_MN中元素的计算公式为：

${\mathrm{\α}}_{mn}=\underset{a=1}{\overset{K-1}{\Σ}}\underset{b=a+1}{\overset{K}{\Σ}}{\mathrm{\γ}}_{ab}|\frac{S_{mn}^a-S_{mn}^b}{(t_a-t_b)v}-1|$

其中，α_mn为A_MN中元素，K为传感器数量，γ_ab为a号传感器和b号传感器的距离权值，t_a、t_b分别为a号传感器、b号传感器接收到的冲击响应波达时间，分别为像素点(m,n)到a号、b号压电传感器的距离，v为波速值。

3.根据权利要求1所述Lamb波主被动监测信息融合的工程结构损伤评估方法，其特征在于，步骤4所述主动监测成像对比度矩阵B_MN中元素的计算公式为：

${\mathrm{\β}}_{mn}=\frac{1}{\left(K-1\right)\left(K-2\right)}\underset{a=1,a\≠z}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\underset{b\≠a,b\≠z}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\frac{|\frac{{\mathrm{\Δt}}_a}{{\mathrm{\Δt}}_b}-\frac{S_{mn}^z+S_{mn}^a}{S_{mn}^z+S_{mn}^b}|}{\frac{{\mathrm{\Δt}}_a}{{\mathrm{\Δt}}_b}}$

其中，β_mn为B_MN中元素，K为传感器数量，z号传感器作为激励器，Δt_a、Δt_b分别为a号、b号传感器接收到的Lamb波散射信号的到达时间，分别为像素点(m,n)到a号、b号、z号传感器的距离值。

4.根据权利要求1所述Lamb波主被动监测信息融合的工程结构损伤评估方法，其特征在于，步骤5所述被动定位成像矩阵中元素的计算公式为：

${\mathrm{\α}}_{mn}^{*}=\frac{{\mathrm{\α}}_{mn}-min\left(A_{MN}\right)}{max\left(A_{MN}\right)-min\left(A_{MN}\right)},m=1,2,...,M;n=1,2,...,N$

其中，为归一化后矩阵中的元素，min(A_MN)为矩阵A_MN中的最小元素，max(A_MN)为矩阵A_MN中的最大元素，M、N分别表示将监测区域坐标化并等分为M×N个像素点后，横、纵坐标的最大值。

5.根据权利要求1所述Lamb波主被动监测信息融合的工程结构损伤评估方法，其特征在于，步骤8所述被动和主动监测方式下的权值之比为：

${\mathrm{\δ}}_p:{\mathrm{\δ}}_a=\frac{K(K-1)}{2}:\frac{(K-1)(K-2)}{2}$

其中，δ_p、δ_a分别为被动和主动监测方式下的权值，K为传感器数量。