[发明专利]一种爆炸复合管结合状态定量识别方法

说明书

本发明公开的一种爆炸复合管结合状态定量识别的方法，首先通过力锤在复合管的一端施加脉冲激励，在复合管的另一端使用加速度传感器采集振动响应信号x；然后，根据采集的振动响应信号x的特征构造经验小波变换的尺度函数和小波函数，并用于对振动响应信号进行模态分离；其次，将上述分离出的单频模态信号，确定采集到的有效模态信号，并计算最高阶模态信号希尔伯特包络和最低阶模态信号希尔伯特包络的能量比，作为检测指标；最后，依据检测指标识别复合管的结合状态。本发明公开的方法具有简单、可靠、易行，成本低，实时性强等特点，适用于现场实时定量识别管道的状态，实现了爆炸复合管结合状态的在线无损定量识别，具有重要的工程实用价值。

技术领域

本发明属于机械结构健康状态检测技术领域，涉及一种爆炸复合管结合状态定量识别的方法。

背景技术

爆炸复合管是利用炸药爆炸产生的巨大能量和冲击波，使衬管与基管发生高速碰撞，利用衬管与基管的相对变形使其相互结合，衬管和基管之间没有形成冶金结合界面，衬管和基管的结合主要靠基管和衬管之间的径向残余应力来维持。复合管结合状态的好坏直接影响其在工程中的应用，爆炸复合管的结合状态不良，在服役过程中会出现起皱、鼓包、分离、剥落等缺陷，造成其服役性能下降、失效，甚至引发事故和灾难性后果。因此，有效检测爆炸复合管结合状态，对扩展其应用范围，保证其使用安全性具有重要的工程实用价值。

目前常用的爆炸复合管结合状态检测方法有基于切割、拉伸、剪切和冲击试验等的破坏性抽检方法。这些方法检测成本高、效率低、误差大且无法实现在线定量检测，因此，一种能够实现结构在线、无损、定量检测的方法具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种爆炸复合管结合状态定量识别的方法，解决了现有检测方法存在成本高、效率低以及无法在线定量检测的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种爆炸复合管结合状态定量识别的方法，具体操作过程包括如下步骤：

步骤1.振动响应信号的获取：通过力锤在复合管的一端施加脉冲激励，在复合管的另一端使用加速度传感器采集振动响应信号x；

步骤2.根据采集的振动响应信号x的特征构造经验小波变换的尺度函数和小波函数，并用于对振动响应信号进行模态分离；

步骤3.从步骤2分离出的单频模态信号，确定采集到的有效模态信号，并计算最高阶模态信号希尔伯特包络和最低阶模态信号希尔伯特包络的能量比，作为检测指标；

步骤4.依据检测指标识别复合管的结合状态。

步骤2的具体过程如下：

步骤2.1通过FFT变换获得振动响应信号x的频谱f(ω)，ω为频率，搜索信号频谱的N个局部极大值，选取连续两个局部极大值的中间频率点作为频谱划分的边界ω_n(n＝1,2,...,N-1)；

步骤2.2根据所确立的频谱划分边界构造经验小波变换的尺度函数和小波函数其构造过程分别如公式1和公式2所示：

其中，ω为频率，ω_n+1和ω_n为频谱划分的边界；

对尺度函数和小波函数分别进行傅里叶逆变换，得到经验小波基函数的时域表示为：

步骤2.3基于步骤2.2构造的经验小波基函数对振动响应信号进行模态分离，其分解和单支重构过程如公式3和公式4所示：

逼近系数为：

细节系数为：