基于超声导波的损伤定位识别方法、装置、系统及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及了一种基于超声导波的损伤定位识别方法、装置、系统及介质，一种基于超声导波的损伤定位识别方法，包括：用于蜂窝夹层中蒙皮与蜂窝芯子损伤定位识别，蒙皮设置有N条传感器路径，每条传感器路径包括用于设置导波激励传感器的第一位置和用于设置导波接收传感器的第二位置，包括：控制向蒙皮的N个第一位置发射导波激励信号；获取蒙皮的N个第二位置的导波接收信号；提取导波接收信号中的直达波和尾波，基于直达波和尾波分别与对应的基准信号比较融合，分别得到N组损伤指数；获取空间概率分布函数；基于N组损伤指数和空间概率分布函数进行概率损伤重构定位。通过本发明专利技术可通过无损检测的方法较好地实现蜂窝结构损伤定位识别。识别。识别。

【技术实现步骤摘要】
基于超声导波的损伤定位识别方法、装置、系统及介质


[0001]本专利技术涉及传感器
尤其涉及一种基于超声导波的损伤定位识别方法、装置、系统及介质。

技术介绍

[0002]近年来，蜂窝夹层结构因为其高比强度、高比刚度和高能量吸收能力，广泛应用于车辆、航空航天与航海等领域。例如B
‑
58轰炸机使用蜂窝夹层板的面积占整机面积的85％以上，而自20世纪80年代起，蜂窝板在航天器上的使用愈加广泛。
[0003]从蜂窝板使用场景可以看出，蜂窝结构通常用于重要工程结构(尤其是关键部位)中。如果蜂窝板存在缺陷，例如由于蒙皮与蜂窝芯脱粘或粘接强度未达到设计要求或在使用过程中降低，就有可能引发灾难性事故。蒙皮与蜂窝芯子的脱粘是最为常见的缺陷，通常受人为错误、固化不当、过载、湿气侵入以及其他因素的影响。这类损伤比较隐蔽，无法通过人工视觉进行检查，所以利用无损检测方法对蜂窝结构的损伤位置进行有效定位是十分必要的。如何通过无损检测的方法较好地实现蜂窝结构损伤定位识别，是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于超声导波的损伤定位识别方法、装置、系统及介质。以解决如何通过无损检测的方法较好地实现蜂窝结构损伤定位识别的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于超声导波的损伤定位识别方法，用于蜂窝夹层中蒙皮与蜂窝芯子损伤定位识别，所述蒙皮设置有N条传感器路径，每条传感器路径包括用于设置导波激励传感器的第一位置和用于设置导波接收传感器的第二位置，其中N大于1，包括：
[0006]控制向所述蒙皮的N个第一位置发射导波激励信号；
[0007]获取所述蒙皮的N个第二位置的导波接收信号；
[0008]提取所述导波接收信号中的所述直达波和所述尾波，其中，所述直达波为导波激励信号直接在所述第一位置激励产生的未经折射、反射而到达第二位置的波，所述尾波则为直达波以外的波形；
[0009]基于所述直达波和所述尾波分别与对应的基准信号比较融合，分别得到N组损伤指数；
[0010]基于是N条传感器路径中所述第一位置到所述第二位置的距离、成像点到所述第一位置的距离和成像点到所述第二位置的距离，获取空间概率分布函数；
[0011]基于所述N组损伤指数和所述空间概率分布函数进行概率损伤重构定位。
[0012]进一步的，基于所述直达波和所述尾波分别与对应的基准信号比较融合，分别得到N组损伤指数，具体包括：计算所述直达波的局部平均功率得到函数EI
direct
；计算所述尾波的局部平均功率得到函数EI
coda
；
[0013]将所述函数EI
direct
以及所述函数EI
coda
分别与基准信号比较并融合，分别得到N组
损伤指数，其中，所述基准信号为EI
direct
+EI
coda
。
[0014]进一步的，所述提取所述导波接收信号中的所述直达波和所述尾波之前，还包括：将所述导波接收信号定义为直达波和相应的尾波的叠加，具体为：
[0015]将所述导波接收信号定义为：其中，r(t)为所述导波接收信号，M为Lamb波模态数，p为蜂窝芯子中波反射数，a
m
(t)为M模态直达波，c
m,p
(t)——M模态在p次反射后形成的尾波；
[0016]所述尾波用第一个到达的波的垂直反射来表示：式中A
m.p
为反射系数，h为芯子高度，M为Lamb波模态数，p为蜂窝芯子中波反射数，v
core
为波在蜂窝芯子中的传播速度，t
p
为因蜂窝芯子中传播产生的时间偏移。
[0017]进一步的，所述提取所述导波接收信号中的所述直达波和所述尾波，具体包括：找到所述尾波的时间区间和所述直达波的时间区间：
[0018][0019]其中：d为第一位置与第二位置之间的距离，c
g
为导波的群速度，T
e
为激励信号持续时间，t
p
为导波在蜂窝芯子中的传递时间；
[0020]基于尾波的时间区间和所述直达波的时间区间，提取所述导波接收信号中的直达波r
direct
(t)与尾波r
coda
(t)：
[0021][0022]式中H(t)为阶跃函数，r(t)为所述导波接收信号。
[0023]进一步的，所述计算所述直达波的局部平均功率得到函数EI
direct
；计算所述尾波的局部平均功率得到函数EI
coda
，具体包括：
[0024][0025]其中：LPSD(f)＝∫
T
R
v
(t)e
‑
2πft
dt，其中T为尾波的时间区间(T
d
，T
c
)，R
v
(t)为时间的自相关函数；为T
d
时间点的损伤后功率谱密度；为T
d
时间点的损伤前功率谱密度；为T
c
时间点的损伤后功率谱密度；
为T
c
时间点的损伤前的功率谱密度；所述将所述函数EI
direct
以及所述函数EI
coda
分别与基准信号比较并融合，得到损伤指数DI，其中，所述基准信号为：
[0026][0027]进一步的，所述获取空间概率分布函数，具体包括：
[0028][0029]式中W
i
[R
i
]为空间概率分布函数，该函数随成像点(x,y)与第i条传感路径的相对距离R
i
线性递减；是第i条传感器路径中激励传感器A
i
到接收传感器S
i
的距离；是成像点(x,y)到激励传感器A
i
的距离；是成像点(x,y)到接收传感器S
i
的距离，β为一常量。
[0030]进一步的，所述基于所述N组损伤指数和所述空间概率分布函数进行概率损伤重构定位，具体为：基于N组损伤指数和所述空间概率分布函数得到概率损伤重构算法：其中式中N为总路径数，DI
i
为第i条路径信号损伤指数，W
i
[R
i
(x,y)]是第i条路径对应的非负路径加权函数；基于所述概率重构算法绘制概率损伤重构定位图。
[0031]进一步的，所述控制向所述蒙皮的N个第一位置发射导波激励信号，具体为：控制所述导波激励传感器向所述蒙皮的N个第一位置发射多种不同频率的导波激励信号；
[0032]所述基于所述N组损伤指数和所述空间概率分布函数进行概率损伤重构定位，具体包括：基于N组损伤指数和所述空间概率分布函数分别绘制多种不同频率的概率损伤重构定位图并将结果耦合，得到多频率耦合定位图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声导波的损伤定位识别方法，用于蜂窝夹层中蒙皮与蜂窝芯子损伤定位识别，所述蒙皮设置有N条传感器路径，每条传感器路径包括用于设置导波激励传感器的第一位置和用于设置导波接收传感器的第二位置，其中N大于1，其特征在于，包括：控制向所述蒙皮的N个第一位置发射导波激励信号；获取所述蒙皮的N个第二位置的导波接收信号；提取所述导波接收信号中的所述直达波和所述尾波，其中，所述直达波为导波激励信号直接在所述第一位置激励产生的未经折射、反射而到达第二位置的波，所述尾波则为直达波以外的波形；基于所述直达波和所述尾波分别与对应的基准信号比较融合，分别得到N组损伤指数；基于是N条传感器路径中所述第一位置到所述第二位置的距离、成像点到所述第一位置的距离和成像点到所述第二位置的距离，获取空间概率分布函数；基于所述N组损伤指数和所述空间概率分布函数进行概率损伤重构定位。2.根据权利要求1所述的一种基于超声导波的损伤定位识别方法，其特征在于，基于所述直达波和所述尾波分别与对应的基准信号比较融合，分别得到N组损伤指数，具体包括：计算所述直达波的局部平均功率得到函数EI
direct
；计算所述尾波的局部平均功率得到函数EI
coda
；将所述函数EI
direct
以及所述函数EI
coda
分别与基准信号比较并融合，分别得到N组损伤指数，其中，所述基准信号为EI
direct
+EI
coda
。3.根据权利要求1所述的一种基于超声导波的损伤定位识别方法，其特征在于，所述提取所述导波接收信号中的所述直达波和所述尾波之前，还包括：将所述导波接收信号定义为直达波和相应的尾波的叠加，具体为：将所述导波接收信号定义为：其中，r(t)为所述导波接收信号，M为Lamb波模态数，p为蜂窝芯子中波反射数，a
m
(t)为M模态直达波，c
m,p
(t)——M模态在p次反射后形成的尾波；所述尾波用第一个到达的波的垂直反射来表示：式中A
m.p
为反射系数，h为芯子高度，M为Lamb波模态数，p为蜂窝芯子中波反射数，v
core
为波在蜂窝芯子中的传播速度，t
p
为因蜂窝芯子中传播产生的时间偏移。4.根据权利要求1或3所述的一种基于超声导波的损伤定位识别方法，其特征在于，所述提取所述导波接收信号中的所述直达波和所述尾波，具体包括：找到所述尾波的时间区间和所述直达波的时间区间：其中：d为第一位置与第二位置之间的距离，c
g
为导波的群速度，T
e
为激励信号持续时
间，t
p
为导波在蜂窝芯子中的传递时间；基于尾波的时间区间和所述直达波的时间区间，提取所述导波接收信号中的直达波r
direct
(t)与尾波r
coda
(t)：式中H(t)为阶跃函数，r(t)为所述导波接收信号。5.根据权利要求2所述的一种基于超声导波的损伤定位识别方法，其特征在于，所述计算所述直达波的局部平均功率得到函数EI
direct
；计算所述尾波的局部平均功率得到函数EI
coda
，具体包括：其中：LPSD(f)＝∫
T
R
v
(t)e
‑
2πft
dt，其中T为尾波的时间区间(T
d
，T
c
)，R
v
(t)为时间的自相关函数；为T
d
时间点的损伤后功率谱密度；为T
d
时间点的损伤前功率谱密度；为T
c
时间点的损伤后功率谱密度；为T
c
时间点的损伤前的功率谱密度；所述将所述函数EI
direct
以及所述函数EI
coda
分别与基准信号比较并融合，得到损伤...

【专利技术属性】
技术研发人员：路玲玲，丁泽群，宋宏伟，杜文琦，乐杰，于明愷，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：