一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法技术

本发明专利技术公开了一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法，主要包括反射波包追踪与路径规划、传播路径互易性评估、概率成像与损伤定位等步骤，方法首先选择出适合的Lamb波激励信号，并对响应信号进行时间反转重构聚焦与色散效应补偿后实现传感路径规划，通过绘制前后向时域波形，计算得到各传播路径的互易性，最后对各个传播路径的损伤分布概率进行估计并实现损伤成像。本发明专利技术方法通过一对传感器即可实现复合板损伤的成像，较传统方法减少了传感器数量，并通过提取复合板边缘反射波构建多路径传感网络，利用从不同方向检测到的结构信息回波信号提高了损伤定位的精度，提高了复合板损伤检测方法的有效性和实用性。合板损伤检测方法的有效性和实用性。合板损伤检测方法的有效性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法


[0001]本专利技术公开了一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法，属于无损检测


技术介绍

[0002]复合材料是指由两种以上物理和化学性质不同的物质人工构造而成的组合型材料，与一般材料相比，复合材料在保持原来单一材料特征的同时又可以通过材料设计达到其所含组合材料之间性能相互补充的目的，从而在工程使用中充分发挥优异的性能。然而，随着复合材料的大范围应用，由于生产运输阶段的监测不完善或暴力使用等原因，材料难免会产生细微的缺陷损伤，若这些损伤没有被及时发现处理，则会存在安全隐患甚至造成重大事故。因此，在早期阶段使用无损检测(NDT)技术对材料损伤进行检测对于保持结构的完整性和安全性至关重要。
[0003]当前在面向复合材料的损伤检测领域，基于Lamb波的超声检测技术一种具有应用前景的检测方法，与传统超声检测方法相比，超声Lamb波检测具有检测波传播距离长、检测成本低，对缺陷损伤灵敏度高等优点。传统Lamb波成像检测方法是对接收的参考信号和有损信号进行对比，计算出两者的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法，其特征在于，包含反射波包追踪与路径规划、传播路径互易性评估、概率成像与损伤定位，其中反射波包追踪与路径规划包括如下步骤：步骤S1，获取Lamb波频散曲线，选择合适模态作为激励信号并进行调制；步骤S2，在复合板上表面设置一对激励——接收传感器，由激励传感器处对复合板上表面发射步骤S1所述Lamb波激励信号，在所述接收传感器处获取响应信号，对该响应信号进行时域反转重构聚焦与色散效应补偿；步骤S3，交换发射传感器与接收传感器角色，以步骤S2所述接收传感器作为激励传感器，发射步骤S1所述Lamb波激励信号，对响应信号进行时域反转重构聚焦与色散效应补偿；步骤S4，通过射线追踪选择最短的若干条直接或间接传播路径进行损伤检测与定位；传播路径互易性评估包括如下步骤：步骤S5，激励传感器发射激励信号，在路径规划阶段所选择的每条传播路径上，绘制由起点A到终点B的前向时域波形图R
AB
(t)；步骤S6，交换激励传感器与接收传感器的角色，在每条传播路径上，绘制后向时域波形图R
BA
(t)；步骤S7，由R
AB
(t)与R
BA
(t)计算该条传播路径的互易指数(RI)，其计算方法为：其中t0和t1为起始时间和截止时间；概率成像与损伤定位包括以下步骤：步骤S8，根据步骤S7所得互易指数对每条传播路径的损伤分布概率进行估计，其中直接路径的损伤分布概率估计方法为：其中β为确定有效椭圆分布区域大小的缩放参数，RI
i
为传播路径i的互易指数，R
i
(x，y)为点(x,y)到激励传感器与接收传感器距离之和与两传感器距离的比值：其中和分别是第i条传播路径的激励传感器和接收传感器的位置；间接传播路径的损伤分布概率估计方法为：间接传播路径的损伤分布概率估计方法为：其中β为确定有效椭圆分布区域大小的缩放参数，RI
j
为第j条传播路径各个分段的互易指数，R
ij
(x,y)满足
其中，和分别为包含传播路径j的第i段等效直接路径的激励传感器和接收传感器坐标；步骤S9，估计任意单个位置(x,y)处发生损伤的概率，其为每个可能的传播路径j(包括直接路径和间接路径)损伤互易性效应的线性总和：步骤S10，将与传感路径j的每一段相关联路径按照步骤S9所得概率构建损伤重构图像，将所有属于该路径段的图像融合在一起，融合图像中某一点的像素值为各路径段图像中该像素点的最大值；步骤S11，对融合图像中各点损伤概率按照最大值进行归一化处理，获得最终损伤重构图像。2.如权利要求1所述的一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法，其特征在于，所述步骤S1中激励信号的选择方法为：根据频散曲线，在小于A1模态的截止频率范围内，选择低频散、速度快的Lamb波A0模态信号作为激励，激励信号中心频率选择在低频区的第一个截止频率以下。3.如权利要求1所述的一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法，其特征在于，所述步骤S1采用矩形窗和汉宁窗对Lamb波激励信号进行调制，调制方法为：其中ε(t)为阶跃函数；f
c
为激励信号的中心频率；为信号的相位；N为调制正弦信号的波峰数。4.如权利要求1所述的一种复合板Lamb波时间反转多路径成像损伤定位方法，其特征在于，所述步骤S2，S3中对响应信号的时域反转重构聚焦方法为：设两传感器分别为A与B，在点A处进行激励V
A
(ω)，对点B处响应信号进行傅里叶变换：V
B
(ω)＝V
A
(ω)K
a
(ω)K
b
(ω)G(r,ω)其中ω为信号角频率；G(r,ω)为Lamb波板中传播的传递函数，K
a
(ω)和K
b
(ω)分别为传感电压的工作效率和转换时间；将响应信号进行反转，传感器A接收到的信号在频域上表示为：其中*表示复共轭，由上两式得到定义G(r,ω)表示为：
G(r,ω)＝A(r,ω)e
‑
ik(ω)r
从而得到：G
TR
(r,ω)＝G
*
(r,ω)G(r,ω)＝A2(r,ω).进一步简写为：其中K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义丰，赵前，张凡，朱艾春，万夕里，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：