[发明专利]一种利用兰姆波对结构损伤进行状态监测的方法

说明书

技术领域

本发明属于结构损伤监测领域，涉及一种利用兰姆波对结构损伤进行状态监测的方法。

背景技术

基于兰姆波的监测方法是利用压电传感器的压电效应，以粘贴在结构中表面的压电传感/驱动阵列作为激励器在板类结构中激发一定形式的兰姆波，通过采集和分析结构的响应信号来监测结构状态和损伤情况。由于兰姆波的频散效应使得响应信号具有模式多、波形复杂等特点，导致了目前基于兰姆波结构监测的众多方法面临着信号分析困难、高阶模式干扰、数据处理复杂、损伤诊断精度差等问题。

发明内容

发明目的：提供一种利用兰姆波对结构损伤进行状态监测的方法，在能够产生兰姆波的金属或复合材料结构的损伤监测中提供一种快速而准确的损伤识别方法。

技术方案：一种利用兰姆波对结构损伤进行状态监测的方法，包括：

步骤一：在监测目标结构上粘贴不少于两个压电传感器，以每两个压电传感器作为一个监测单元；

步骤二：以某个监测单元的一个压电传感器作为激励器，根据公式（1）在结构中产生激励信号a(t)，另一个传感器作为接收器用于获取结构中的兰姆波响应信号作为该监测单元的基线信号b(t)；

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

其中：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；

步骤三：一段时间后，采用步骤二的方法在同一位置获取疑似损伤结构中的兰姆波响应信号作为该监测单元的对比信号c(t)；

步骤四：在监测单元的响应信号中，选取第一个对称频散模式或者第一个反对称频散模式的模式区间t[t_i,t_f]作为监测单元有效信号的区间，定义

步骤五：对监测单元的激励信号进行快速傅里叶变换，选取主要频率成分区间ω[ω_s,ω_o]；

步骤六：计算监测单元的健康状态指数HSI，定义