[发明专利]基于频率-信息熵的钢筋混凝土锈蚀疲劳损伤评价方法

权利要求书

1.一种基于频率-信息熵的钢筋混凝土锈蚀疲劳损伤评价方法，包括压电传感器、信号过滤及放大设备、数据采集设备和计算分析设备，所述压电传感器、信号过滤及放大设备、数据采集设备、计算分析设备依次连接，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤A，将压电传感器焊接在混凝土构件的受力钢筋纵筋上；以纵筋作为声发射信号的波导管，将钢筋混凝土构件锈蚀疲劳损伤开裂引起的声发射信号通过纵筋传递到压电传感器中；

步骤B，通过信号过滤及放大设备将压电传感器监测到的声发射信号进行去噪、放大处理；

步骤C，通过数据采集设备将经过去噪、放大处理的声发射信号进行采样并转化为数字信号存储；

步骤D，将数据采集设备采集到的声发射信号的时域波形转化为基于频率-信息熵的钢筋混凝土构件锈蚀疲劳损伤识别图，并根据所述基于频率-信息熵的钢筋混凝土构件锈蚀疲劳损伤识别图的特征点判断钢筋混凝土构件是否已发生锈蚀疲劳损伤；

其中，以频率a为横坐标，信息熵E_a为纵坐标绘制采集到的声发射信号x(t)的基于频率-信息熵的钢筋混凝土构件锈蚀疲劳损伤识别图，其中，信息熵E_a的计算方法如下：

首先，首先通过小波变换计算采集到的声发射信号x(t)的小波能量密度W_x(a,b)，如公式(1)所示：

式中，a为频率，ψ^*为母小波的复共轭，t为时间，b为时间尺度伸缩系数；

其次，计算对应不同频率a的信息熵E_a，如公式(2)-(4)所示：

P_a,b＝|W_x(a,b)|²/WP_a (3)

式中，WP_a为频率a的小波能量和，N为时间单元数，P_a,b为频率a在时间b处的概率密度；

当某个信息熵E_a最小值突破设定的阈值时，即表明钢筋混凝土构件已经出现锈蚀疲劳损伤；

其中，所述的根据所述基于频率-信息熵的钢筋混凝土构件锈蚀疲劳损伤识别图的特征点判断钢筋混凝土构件是否已发生锈蚀疲劳损伤的具体方法为：当钢筋混凝土构件未出现锈蚀疲劳损伤时，其频率-信息熵信号在频域上的熵值是上下小幅度波动的，无明显的熵值尖峰；当钢筋混凝土构件内部出现锈蚀疲劳损伤时，其频率-信息熵信号在频域上会出现一个显著的尖峰，即说明钢筋混凝土构件已出现锈蚀疲劳损伤；其中，所述的特征点即频率-信息熵信号在频域上的显著尖峰。

2.根据权利要求1所述的一种基于频率-信息熵的钢筋混凝土锈蚀疲劳损伤评价方法，其特征在于，步骤D中，在判断出钢筋混凝土构件未出现锈蚀疲劳损伤后，通过熵值累加计算出钢筋混凝土构件的锈蚀疲劳损伤值DI。

3.根据权利要求2所述的一种基于频率-信息熵的钢筋混凝土锈蚀疲劳损伤评价方法，其特征在于，所述钢筋混凝土构件的锈蚀疲劳损伤值DI通过公式(5)计算得到：

DI＝∑E_a (5)。