一种Lamb波传感器网络及机械构件裂纹损伤程度检测方法技术

本发明专利技术公开了一种Lamb波传感器网络及机械构件裂纹损伤程度检测方法，包括基层、微观传感器柔性网络和微控制器，所述基层材质选取热塑性发泡聚酯板，且基层内嵌入微观传感器柔性网络，所述微观传感器柔性网络的节点内嵌微控制器，且微观传感器柔性网络的节点为声振动Lamb波传感器节点。该Lamb波传感器网络因为热塑性发泡聚酯板的可扩展性，所以传感器网络覆盖面积大，该传感器网络固定在机械构件表面上，对复杂结构具有高适应性，从而实现对构件部件整个服役寿命期间的健康监测和损伤状态探测的可靠性。探测的可靠性。探测的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种Lamb波传感器网络及机械构件裂纹损伤程度检测方法


[0001]本专利技术涉及传感器网络及其应用
，具体为一种Lamb波传感器网络及机械构件裂纹损伤程度检测方法。

技术介绍

[0002]传感器网络，是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况。无线传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传感器网络被应用于很多民用领域，如环境与生态监测、健康监护、家庭自动化、以及交通控制等。所谓传感器网络是由大量部署在作用区域内的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统。
[0003]但是现有固定传感器网络的不具备，导致传感器网络覆盖面积小，不易固定在机械构件表面上，对复杂结构更加难以固定，从而无法对构件部件整个服役寿命期间进行健康监测和损伤状态探测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种Lamb波传感器网络及机械构件裂纹损伤程度检测方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种Lamb波传感器网络，包括基层、微观传感器柔性网络和微控制器，所述基层材质选取热塑性发泡聚酯板，且基层内嵌入微观传感器柔性网络，所述微观传感器柔性网络的节点内嵌微控制器，且微观传感器柔性网络的节点为声振动Lamb波传感器节点。
[0006]优选的，所述微观传感器柔性网络的节点设置为蜂窝结构。
>[0007]优选的，所述基层制作步骤包括：
[0008](1)利用微纳米加工工艺，采用光刻的方法将热塑性发泡聚酯板加工成可伸展的柔性承载层；
[0009](2)承载层的制作流程需要经过9个工艺过程，使用配置合适浓度的化学药水，控制好反应时间。控制承载层厚度在30
‑
50。
[0010]优选的，所述声振动Lamb波传感器节点包括：低频声振动压电传感器和子阵列Lamb波压电传感器，且子阵列Lamb波压电传感器包括5个子传感器。
[0011]优选的，所述子阵列Lamb波压电传感器的5个子传感器包括中心子传感器和四个子传感器。
[0012]一种机械构件裂纹损伤程度检测方法，其步骤如下：
[0013](1)分析低频和高频激励信号类型、频率、幅度对振动声调制检测结果的影响，以及不同激励下声场分布与调制强度之间的关系，得到最佳检测参数。
[0014](2)提取不同激励信号下接收信号中的调制信息，定义相应的调制指数，进而对调
制强度进行表征。
[0015](3)根据裂纹尺寸与调制强度之间的量化对应关系。利用傅里叶变换和Shannon复数小波变换从Lamb波传感信号中分别提取频谱幅值和相位等信号特征，计算“互相关系数差”、“空间相位差”、“频谱幅值差”和“幅值谱互相关系数差”等损伤因子，构建不同损伤因子与损伤长度的关联关系，建立基于组合协方差函数的高斯过程先验模型，通过建立训练样本条件概率的负对数似然函数，并对各超参数求偏导，再利用共轭梯度优化算法搜索出超参数的最优值，完成模型训练，从而得到损伤长度。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该Lamb波传感器网络由于热塑性发泡聚酯板的可扩展性，该传感器网络覆盖面积大，该传感器网络固定在机械构件表面上，对复杂结构具有高适应性，从而实现对构件部件整个服役寿命期间的健康监测和损伤状态探测的可靠性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术声振动Lamb波传感器节点结构示意图；
[0018]图2为本专利技术A处结构放大图。
[0019]本专利技术中的零件均可通过市场购买和私人定制获得。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0022]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]请参阅图1，本专利技术提供的一种Lamb波传感器网络及机械构件裂纹损伤程度检测方法实施例：一种Lamb波传感器网络，包括基层、微观传感器柔性网络和微控制器，基层材质选取热塑性发泡聚酯板，且基层内嵌入微观传感器柔性网络，微观传感器柔性网络的节点内嵌微控制器具有处理功能，且微观传感器柔性网络的节点为声振动Lamb波传感器节点；所述微观传感器柔性网络的节点设置为蜂窝结构；
[0025]基层制作步骤包括：
[0026](1)利用微纳米加工工艺，采用光刻的方法将热塑性发泡聚酯板加工成可伸展的柔性承载层，其具有的极强伸展能力使得网络能覆盖复杂构件结构的不规则曲面，布局和安装更容易；
[0027](2)承载层的制作流程需要经过9个工艺过程，使用配置合适浓度的化学药水，控制好反应时间。控制承载层厚度在30
‑
50，通过严格控制相应的工艺参数，制作的传感器承载层质轻、柔软，可很好的附在任意3D形状的结构上。
[0028]声振动Lamb波传感器节点包括：低频声振动压电传感器和子阵列Lamb波压电传感器，结构如附图1所示：子阵列Lamb波压电传感器包括5个子传感器，中心子传感器(P5)具有发射和接收lamb波功能，其他四个子传感器(P1,P2,P3,P4)仅具有接收Lamb波信号功能。
[0029]其中，基于振动声调制Lamb波的传感器网络的损伤信号相关性计算：
[0030]在机械构件布设热塑性发泡聚酯承载的蜂窝传感器网络，利用声振动调制主动Lamb波技术和时间延迟进行实时和精准的损伤检测。利用蜂窝传感器网络节点激励和接收Lamb波，按照一定时序进行多路扫查，每个传感器都能够激励和接收信号。根据激励传感器编号和接收传感器编号，组成n行m列个组合。任意两对之间都可以互发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Lamb波传感器网络，包括基层、微观传感器柔性网络和微控制器，其特征在于：所述基层材质选取热塑性发泡聚酯板，且基层内嵌入微观传感器柔性网络，所述微观传感器柔性网络的节点内嵌微控制器，且微观传感器柔性网络的节点为声振动Lamb波传感器节点。2.根据权利要求1所述的一种Lamb波传感器网络，其特征在于：所述微观传感器柔性网络的节点设置为蜂窝结构。3.根据权利要求1所述的一种Lamb波传感器网络，其特征在于，所述基层制作步骤包括：（1）利用微纳米加工工艺，采用光刻的方法将热塑性发泡聚酯板加工成可伸展的柔性承载层；（2）承载层的制作流程需要经过9个工艺过程，使用配置合适浓度的化学药水，控制好反应时间，控制承载层厚度在30
‑
50。4.根据权利要求1所述的一种Lamb波传感器网络，其特征在于：所述声振动Lamb波传感器节点包括：低频声振动压电传感器和子阵列Lamb波压电传感器，且子阵列Lamb波压电传感器包括5个子传感器。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，蔡国强，贾缘平，何明，罗来胜，
申请(专利权)人：江苏必得科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：