[发明专利]一种线性缺陷定量化监测方法

说明书

技术领域

本发明属于无损检测和结构健康监测技术，涉及一种线性缺陷定量化监测方法。 

背景技术

在循环载荷以及多种极端环境的长期作用下，飞机及其他一些机械装备上的关键结构可能会出现线性缺陷，如裂纹等，另外在飞机及其他一些机械装备制造或焊接时也会产生线性缺陷。这些线性缺陷如不能及时地发现和维修会造成很大的安全隐患。 

目前国际上关注较多的集成化结构健康监测技术，利用布设在结构上的传感器网络对结构进行监测并及时给出结构的健康状态，从而进一步提高结构的安全性并大幅降低维护成本。在线性缺陷监测方面，国内外的科研人员已经取得了很大的进展，比如利用较密集的传感器网络通过路径交叉的方法可以定位出线性缺陷的区域及中心位置；通过传感器网络测定缺陷指数并结合标定的方法可以给出线性缺陷的位置和尺寸等等。 

目前的这些线性缺陷的监测方法在实际应用中还存在着一定的局限性。例如，若对大量的结构都布置较密集的传感器网络，就会增加系统的重量，同时会增加电路布置及波信号处理的复杂性。而对于需要标定的监测方法，通常需要对各种构形的复杂结构及不同位置、不同尺寸的线性缺陷都进行标定，标定工作量将会非常大。因此，开发出一种能利用低密度传感器网络、不需预先标定就能比较准确地给出线性缺陷的位置和尺寸的线性缺陷监测方法将是非常必要和有意义的。 

发明内容

本发明的目的：提供一种传感器布置简单、不需要标定、且测量精度高的线性缺陷定量化监测方法。 

本发明的技术方案：一种线性缺陷定量化监测方法，其利用待测区域布置的传感器网络激励并接收波信号，通过分析至少三组传感器直接到达的波信号和由线性缺陷尖端产生的波信号，利用椭圆定位法确定线性缺陷的一个尖端，同样确定线性缺陷的另一个尖端，从而快速确定线性缺陷的位置和尺寸，实现线性缺陷的定量化监测。 

所述的线性缺陷定量化监测方法，其具体步骤如下： 

步骤一：传感器布置 

在被测结构上易产生线性缺陷的区域周围布置10个传感器构成传感器网络，传感器的坐标分别为(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，…， (x₁₀,y₁₀)； 

步骤二：传感器波信号的激励及采集 

将波信号加载到某组传感器的其中一个上，该组传感器的另一个接收波信号，对多组传感器进行加载及接受波信号，得到各激励-接收路径的波信号； 

步骤三：波信号分析与处理 

选择至少3组传感器的波信号，分析各组传感器的波信号，得到每组传感器的波直接到达的时间以及经由线性缺陷尖端到达的时间； 

步骤四：定位线性缺陷尖端 

利用步骤三得到的时间以及相应传感器的坐标，通过方程组(1)即可求出线性缺陷尖端A的坐标（x,y），