[发明专利]基于互相关的Lamb波传感信号长度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程结构健康监测技术领域，具体是一种基于互相关的Lamb波传感信号长度补偿方法。

背景技术

结构健康监测技术对于预防重大事故的发生、提高结构的安全性，减少经济损失、降低结构的维护费用、保障重大工程项目的建设具有重要的科学研究意义和广阔的应用前景。基于Lamb波的结构健康监测方法具有损伤监测灵敏度高、监测范围大、既能在线应用也可离线应用、既能进行主动损伤监测也能进行被动冲击监测、既能监测金属结构也能监测复合材料结构等等优点。因此，基于Lamb波的结构健康监测方法受到了国内外的广泛研究，是目前最具有前景的结构健康监测技术之一。通常，压电传感器是实现Lamb波激励和传感的主要器件。针对基于Lamb波的结构健康监测方法，主要是通过分析Lamb波受损伤作用之后，信号在时域、频域、时频域的特征或者模式变换特征，如信号的飞行时间、幅值、能量、主要频率成分及其幅值、时频幅值、奇异性特征值等等对损伤进行辨识和表征。

但是，受限于数据采集系统的存储空间，单通道数据采集系统采集到的Lamb波传感信号长度有限，这严重影响着后续的信号分析结果，造成损伤辨识和表征误差变大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于互相关的Lamb波传感信号长度补偿方法，该方法通过增加数据采集通道，利用互相关技术，补偿Lamb波传感信号的长度。

本发明是以如下技术方案实现的：一种基于互相关的Lamb波传感信号长度补偿方法，首先在原有传感器附近布置另外一个补偿传感器，两个传感器同步采集Lamb波信号；然后计算两个Lamb波传感信号的互相关函数，求取延迟时间；最后截取补偿信号，对Lamb波传感信号长度进行补偿。

优选的，具体步骤如下

步骤(1)布置补偿传感器：在原有Lamb波传感器A附近布置另外一个Lamb波传感器B，用于补偿原有信号的长度，Lamb波传感器A和Lamb波传感器B同步采集，原有Lamb波传感器A采集到的Lamb波传感信号为f_A(t)，Lamb波传感器B采集到的Lamb波传感信号为f_B(t)，t为采样时间；

步骤(2)使用互相关计算f_B(t)相对于f_A(t)的延迟时间t_c：

①根据互相关的定义，计算两个Lamb波传感信号f_A(t)和f_B(t)的互相关函数，如公式(1)所示：

R(n)＝∑[f_A(t)·f_B(t+n)](1)

式(1)中：R(n)为f_A(t)和f_B(t)两个Lamb波传感信号的互相关函数；n为相对延迟时间；f_A(t)为原有传感器A采集到的Lamb波传感信号；f_B(t)为补偿传感器B采集到的Lamb波传感信号；A为原有Lamb波传感器的编号；B为补偿传感器的编号；t为采样时间；

②提取互相关函数R(n)的最大值点对应的相对延迟时间t_N，再减去f_A(t)的信号时间长度T，得到f_B(t)相对于f_A(t)的延迟时间t_c，如公式(2)所示：

t_c＝t_N-T(2)

式(2)中：t_c为f_B(t)相对于f_A(t)的延迟时间；t_N为R(n)的最大值对应的相对延迟时间；T为f_A(t)的信号时间长度；

步骤(3)从f_B(t)中截取补偿信号f’_B(t)：

根据步骤(2)求取的f_B(t)相对于f_A(t)的延迟时间t_c，从f_B(t)中截取相应长度的信号作为补偿信号f’_B(t)，

①当t_c<0时，从f_B(t)第一个采样时刻开始，向后截取时间长度为|t_c|的信号；