[发明专利]一种基于主动Lamb波损伤指数的工程结构损伤监测方法

说明书

技术领域

本发明属于损伤监测技术，涉及一种基于主动Lamb波损伤指数的工程结构损伤监测方法。 

背景技术

将Lamb波作为板结构损伤检测的手段已经有一段较长的历史了。二十世纪八十年代到九十年代初期，人们开始将Lamb波方法应用于板结构的在线健康监测。基于压电元件及主动Lamb波的板结构损伤监测方法由于对结构中的裂纹、脱层等小损伤敏感，是目前被认为最有效和重要的板结构在线损伤监测方法，已成为目前国内外研究的热点之一，具有广阔的工程应用前景。 

基于主动Lamb波的结构损伤监测方法基本可分为四个过程： 

a)以特定的信号激励压电元件(主动)，并向结构中激发Lamb信号； 

b)Lamb信号在结构中传播； 

c)在另外位置的一个(或一组)压电传感器接收Lamb信号； 

d)对接收到的Lamb信号进行分析，提取特征损伤信号。 

目前，基于主动Lamb波的结构损伤监测有阀值法、椭圆定位法、时频分析法、信号峰值特征法、时间反转成像方法等，这些方法存在以下不足之处： 

信号处理过程复杂；由于Lamb波具有多模式、频散特性，信号走时提取准确度不高；损伤特征参数提取不方便；对结构损伤的判断准确度不高； 损伤判定实时性差。 

发明内容

本发明的目的：提供一种准确度高、实时监测性好、操作方便、基于主动Lamb波损伤指数的结构损伤监测方法。 

本发明的技术方案：一种基于主动Lamb波损伤指数的工程结构损伤监测方法，其包括下列步骤： 

步骤1：在待测结构上布置压电片阵列组成压电监测路径； 

步骤2：获取每条监测路径的基准信号s⁰(t)： 

由波形发生器通过如下公式产生波形，并通过功率放大器激励压电片阵列组成的监测路径中的激励器，由每条监测路径中的传感器接收信号，并通过电荷放大器、数据采集处理系统存储每条监测路径的基准信号s⁰(t)； 

u(t)=A[H(t)-H(t-n/fc)](1-cos2πfctn)sin2πfct]]>

式中： 

A-信号的幅度调制； 

f_c-信号中心频率； 

N-信号波峰个数； 

H-Heaviside阶梯函数。 

步骤3：获取每条监测路径的损伤散射信号a(t)： 

采用与步骤2相同的方式，获得损伤信号为s(t)，则损伤散射信号a(t)＝s(t)-s⁰(t)； 

步骤4：得到每条监测路径的损伤指数DI，