一种超稀疏压电传感阵列的构建方法及损伤定位方法技术

本发明专利技术公开了一种超稀疏压电传感阵列的构建方法，并基于此阵列结构提出损伤定位算法。该方法构建具有两个子阵列的超稀疏嵌套线性压电传感阵列，在两级嵌套阵列的基础上，从每一级子阵列中摒弃一半的压电传感器，得到一个超稀疏的类嵌套阵列；接下来，将多时段获取的协方差矩阵矢量化，进行二阶差分处理，将原始阵列进行第一次虚拟扩展，扩展结果为经典嵌套阵列；然后，再基于导波信号的非高斯特性，引入高阶累积量对第一次虚拟扩展的经典嵌套阵列再次差分处理，选取其中的最长均匀连续线阵。对两次扩展的虚拟均匀线阵执行MUSIC算法，实现损伤的精准定位。本发明专利技术可大幅度降低压电传感器以及数据采集设备采样通道的使用量，有效节约硬件资源和成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超稀疏压电传感阵列的构建方法，属于结构健康监测。

技术介绍

1、到达方向(doa)估计是基于导波阵列实现损伤估计的一个基本问题，在阵列导波估计、损伤监测、雷达系统、无线通信、无线传感器网络、智能交通等各种场景中发挥着重要作用。在doa估计领域，在过去的几十年里，已经提出了许多估计算法，包括多信号分类(music)算法和通过旋转不变性技术(esprit)算法估计信号参数。上述算法是基于具有n个传感器的均匀线性阵列(ula)而采用的，该阵列最多只能识别n-1个独立的损伤源。由于相邻传感器的半波长特性，传统的ula具有有限的自由度和阵列孔径，无法满足实际工程情况的要求。因此，为了实现期望的估计结果，在ula中添加了更多的物理传感器，这将导致更多的硬件成本和更严重的压电阵列信号耦合(mc)。

2、为了提高自由度和减轻相互耦合效应，非均匀线性阵列(nla)，即稀疏阵列(sa)，引起了人们的广泛关注。传统sa包含最小冗余阵列(mra)、互质阵列(ca)、嵌套阵列(na)，它们是利用信号的二阶统计量(soc)提出的，其中信号是高斯或平稳源。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于：步骤1中，二阶嵌套阵中阵元传感器的位置集合为：

3.根据权利要求2所述超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于：所述步骤2中两个均匀线阵阵元位置集合分别为[1,P1]d和[1,P2-1](2P1+1)d，单独阵元位置为{P2}(2P1+1)d)；P1+P2＝P，P1和P2分别是两个均匀线阵阵元数量，P为阵元总数。

4.根据权利要求3所述超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于：在步骤3中，中介非均匀线阵中阵元位置集为({±p...

【技术特征摘要】

1.一种超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于：步骤1中，二阶嵌套阵中阵元传感器的位置集合为：

3.根据权利要求2所述超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于：所述步骤2中两个均匀线阵阵元位置集合分别为[1,p1]d和[1,p2-1](2p1+1)d，单独阵元位置为{p2}(2p1+1)d)；p1+p2＝p，p1和p2分别是两个均匀线阵阵元数量，p为阵元总数。

4.根据权利要求3所述超稀疏压电传感阵列的构建方法，其特征在于：在步骤3中，中介非均匀线阵中阵元位置集为({±p1d|p1∈[0,p1-1]∪[p1+1,2p1]}；{±p2(2p1+1)d|p2∈[1,p2-2]∪[p2,2p2-2]}；{±(p3(2p1+1)d-qd)|p3∈[2,p2-1]∪(2p2-2,2p2)，q∈[1,p1]})。

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊，蒋孝辉，姜育科，
申请(专利权)人：中交基础设施养护集团有限公司，
类型：发明
国别省市：