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专利名称：一种基于rapid层析的机械结构损伤无损识别方法
技术领域：
本发明属于机械损伤诊断技术领域，涉及一种基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法。
背景技术：
兰姆波是一种超声导波，其长距离传播，多模态，频散等特性使得兰姆波广泛应用于无损检测领域。通过重构结构的图像来检测其中存在的损伤，即层析技术，是一种有效的检测手段，兰姆波层析技术实现了结构损伤的可视化，其重点是重构算法的研究。RAPID算法(Reconstruction algorithm for probabilistic inspection of damage,基于损伤存在概率的重构算法)因具有对损伤敏感，传感器分布方式简单、灵活等优势而成为关注的焦点，该方法能够用于在工业生产检测中尤其是航空航天等大型零部件的损伤检测定位。RAPID 算法采用的信号特征是 SDC (signal difference coefficient,信号差异系数)，SDC是参考信号和损伤信号在统计量上的比较，其具体公式如下
权利要求
1.一种基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，包括以下步骤 1)在待测的机械结构件上设置压电传感器，压电传感器包括一个中心压电传感器和若干个外围传感器，压电传感器作为信号的激励端或信号的接收端； 2)在机械结构件的初始无损伤状态下，分别依次以压电传感器中的一个为激励端进行信号的激励，以其余的压电传感器为接收端接收信号，每两个压电传感器的传感路径上传播的信号都被采集，所采集到的信号作为参考信号； 3)当机械结构件产生损伤后，分别依次以压电传感器中的一个为激励端进行信号的激励，以其余的压电传感器为接收端接收信号，每两个压电传感器的传感路径上传播的信号都被采集，所采集到的信号作为损伤信号； 4)对采集到的信号数据进行截断以激励端与接收端的直线距离L除以Lamb波在有效频段内的最大传播速度Vmax得到的时间点，作为有效数据起始点 max 以激励端与接收端的直线距离L乘以RAPID算法的尺度参数β得到计算区域内的最大路径长度β L，用该长度除以Lamb波在有效频段内的最小传播速度Vmin加上激励信号的Rf半个周期1/2 ；得到的时间点，作为有效数据终止点十+1/2Τ0;min 5)根据中心传感器作为激励端、外围传感器作为接收端的传感器路径对应的SDC分布图，进行损伤数量的判断，在SDC分布图中出现的峰值点的个数为损伤个数； 以峰值点对应的传感器路径为中心路径，依次向两侧选取最近的两条路径，并去掉最外层两条传感器路径中对应SDC数值较大的一条路径，以所选取的四条传感器路径组成的区域，作为该峰值点对应的损伤的局部子区域； 6)按照RAPID算法，依据截断之后的参考信号和损伤信号在划分好的子区域内进行各传感器路径的SDC和各概率分布图的计算，并进行概率分布图的叠加，得到各损伤的概率重构图； 7)将各损伤所对应的概率重构图进行融合，得到整体的损伤概率重构图，峰值点所对应的位置即为损伤的中心点位置。
2.如权利要求I所述的基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，所述的压电传感器按时钟型分布，外围传感器以中心压电传感器为中心，呈圆形、矩形或椭圆形分布。
3.如权利要求I所述的基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，在激励端进行激励时，激励信号通转化为电信号，并根据压电效应在作为激励端的传感器转化为机械振动信号，在机械结构件中产生Lamb超声导波； 在接收端进行接收时，接收端传感器根据压电效应将接收到的Lamb超声导波导致的机械振动信号转化为电信号，并将其转化为数字信号。
4.如权利要求3所述的基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，所述的在机械结构件中产生Lamb超声导波的中心频率根据不同类型的机械结构损伤进行选择。
5.如权利要求I所述的基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，所述步骤5) SDC分布图是以中心传感器作为激励端，外围传感器作为接收端，按照顺时针或逆时针方向，逐点计算传感器路径对应的SDC数值得到的SDC分布图。
6.如权利要求5所述的基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，在进行传感器路径对应的SDC数值的计算式，还通过设置SDC的阈值进行数值处理。
7.如权利要求I所述的基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，所述局部子区域是由多个扇区合并而成。
8.如权利要求I所述的基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，其特征在于，所述将各损伤所对应的概率重构图进行融合之前，还进行包括平方消噪和数值归一化处理的数值处理。
全文摘要
本发明公开了一种基于RAPID层析的机械结构损伤无损识别方法，通过提供一种新的传感器阵列形式，并以此为基础建立了基于局部成像的RAPID层析算法，在机械结构损伤无损识别中通过数据截断和子区域内的局部重构，消除了不同损伤之间的干涉以及被测区域外部干扰源的影响，不仅实现了外部干扰的消除，而且有效实现了多损伤或单一损伤的准确诊断和定位。
文档编号G01N29/07GK102928511SQ20121041157
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者林京, 曾亮, 华佳东, 施文, 曹军义, 王琇峰, 雷亚国, 廖与禾 申请人:西安交通大学