一种基于双曲线定位的无基准Lamb波损伤监测方法与流程

文档序号:19688449发布日期:2020-01-14 18:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于双曲线定位的无基准lamb波损伤监测方法,其特征在于,包括:

步骤s1:在一待测结构上,根据所需的监测区域大小,布置一个菱形的压电激励/传感阵列;

步骤s2:选择位于所述菱形的压电激励/传感阵列的一条对角线上的一个压电传感器作为激励源,在待测结构中激励出单一lamb波模式的激励信号,同时选择与该对角线垂直的直线上的一对压电传感器作为接收器,分别采集得到对应于当前激励源的一对结构响应信号;

步骤s3:依次将对角线上的其余的压电传感器作为激励源,分别重复步骤s2,采集得到对应于不同激励源的多对结构响应信号;

步骤s4:获取每一对结构响应信号所对应的一对损伤散射信号的时间差;通过分别观察每一对结构响应信号中的各自的损伤散射信号,定性判断先后达到顺序,从而确定出所述时间差的正负性,进而判断出损伤位置分别距离作为接收器的一对压电传感器的远近;

步骤s5:采用双曲线定位方法,计算得出损伤位置和大致范围,包括:

步骤s51:根据步骤s4得到的时间差,并通过所述激励信号在所述待测结构内传播的群速度c,计算损伤散射距离差;根据损伤散射距离差得到双曲线轨迹,并结合所有双曲线轨迹计算得到损伤位置;

步骤s52:对所述待测结构的监测区域进行微小单元划分,并建立坐标矩阵和相对应的图像矩阵,再根据一概率密度函数对图像矩阵中的每一个元素进行像素赋值,得到损伤定位聚焦图像;随后根据所述激励/传感阵列的各压电传感器的坐标,以及所述步骤s51中得到的损伤位置,对损伤位置的大致范围进行定位成像。

2.根据权利要求1所述的基于双曲线定位的无基准lamb波损伤监测方法,其特征在于,在所述步骤s1中,所述菱形的压电激励/传感阵列由4s个压电传感器组成,所述压电激励/传感阵列的每条边上分别设有s+1个等间隔分布的压电传感器,s为正整数。

3.根据权利要求2所述的基于双曲线定位的无基准lamb波损伤监测方法,其特征在于,在所述步骤s1中,所述压电激励/传感阵列由4个压电传感器组成,且所述压电激励/传感阵列为正方形。

4.根据权利要求1所述的基于双曲线定位的无基准lamb波损伤监测方法,其特征在于,在所述步骤s2中,所述单一lamb波模式的激励信号通过一信号发生器产生的一超声窄带信号经过一功率放大器后加载到所述激励源上,并通过调节频率来激励;所述结构响应信号通过将接收器接收到的信号经一数字示波器采集进入一计算机,来分别采集得到。

5.根据权利要求1所述的基于双曲线定位的无基准lamb波损伤监测方法,其特征在于,所述步骤s4包括:

步骤s41:将步骤s2和步骤s3采集得到的所有结构响应信号进行归一化处理,以消除各压电传感器性能差异带来的误差;

步骤s42:将每一对归一化后的结构响应信号分别进行作差相减,根据中垂线定理,相减后将互相抵消结构响应信号中的直接传感信号,从而分离得到一对损伤散射信号,并根据这一对损伤散射信号各自的信号峰值对应的时间点确定这一对损伤散射信号的时间差。

6.根据权利要求1所述的基于双曲线定位的无基准lamb波损伤监测方法,其特征在于,在所述步骤s4中,所述的一对损伤散射信号的时间差δtiab为:

δtiab=tia-tib,

其中,tia和tib分别表示作为激励源的压电传感器pi到作为接收器的一对压电传感器pa,pb的损伤散射时间,i为作为激励源的压电传感器的序数,a和b分别是作为接收器的压电传感器的序数;当i=1~4时,若i=1或3,a=2,b=4,若i=2或4,a=1,b=3;

且在所述步骤s4中,当δtiab为负时,损伤位置靠近第a个压电传感器pa,远离第b个压电传感器pb;当δtiab为正时,损伤位置远离第a个压电传感器pa,靠近第b个压电传感器pb,当δtiab=0时,损伤位置位于第a个压电传感器pa与第b个压电传感器pb的连线的中垂线上,或者所述待测结构中没有损伤。

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