[发明专利]一种基于RAPID层析成像技术的信号获取过程优化方法

说明书

本发明在是一种在基于兰姆波进行结构损伤检测，利用新模式进行信号收集，以及对信号进行算法上的优化和处理，运用有效信号段自提取算法、损伤区域划分和时频分析的方法相结合，着重使用分段截断相关系数算法的模式，对信号进行分析和调整，运用RAPID成像算法，对损伤部位进行综合诊断，提高定位准确性，达到以更少的传感器来进行损伤检测的目的。

技术领域

本发明涉及于机械损伤诊断技术，特别是涉及一种损伤诊断定位的技术

背景技术

目前，对于机械损伤诊断多采用超声波并基于损伤散射信号传播时间来进行损伤定位。兰姆波是一种超声导波，具有传播距离长、多模态、频散等特性，在传播至损伤时会发生散射和能量衰减，信号幅值会发生显著变化，通过对损伤前后波形进行能量谱分析，就能确定幅值的变化量，进而判断出在该路径内结构是否存在损伤。RAPID算法主要是采用的信号特征是SDC(signal difference coefficient,信号差异系数)，采取对参考信号和对损伤信号在统计量上的比较，进而得出损伤部分的位置。但是，在现有的技术和成果大部分只能在特定的时间和情况下进行，有一定的局限性，并不能做到精准的检测；

上述算法和方法存在着多方面的不足：1)传感器数目过多，成本过高，难度过大；2)无法进行精确数据分析与定位，多个损伤区域无法准确定位；3)对于后续结构健康检测起不到有效作用；

发明内容

本发明解决的问题是，提供一种基于RAPID层析成像技术的信号获取过程优化方法，在损伤区域划分、时频分析(STFT)、有效信号段自提取算法的基础上，将某路径采集到的损伤前后信号段分段截取并比较相关系数，接着利用RAPID定位算法构建椭圆概率图并成像，进而提高信号处理的高效性以及损伤定位的准确性，该方法减少了传感器的数目且提高了损伤定位精度，大大简化了传感器阵列布置难度与成本，对后续结构健康监测提供更大的便利。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于RAPID层析成像技术的信号获取过程优化方法包括以下步骤：

1)在待检测的机械结构上安装压电传感器，并将传感器的数量降至4个，使用压电传感器作为信号的激励端或信号的接收端进行设备检测；

2)在机械结构件初始条件下，以压电传感器中的一个为激励端并进行信号的激励，其余的压电传感器为接收端接收信号，每两个压电传感器在传感路径上传播的信号都将被采集，并将所采集到的信号作为健康信号；

3)当机械结构产生损伤后，分别以压电传感器中的一个为激励端进行信号的激励，其余的压电传感器为接收端接收信号，每两个压电传感器在传感路径上传播的信号都被采集，并将所采集到的信号作为损伤信号；

4)利用兰姆波的特性，对信号进行收集并处理：采用有效信号段自提取算法，得到接收传感器一个周期的时间，结合传感器之间的距离对接收信号进行提取处理，并通过对健康信号和损伤信号进行比对，可识别出因模态转换而新激发的模态的出现时间，进而判断结构中损伤的位置；

5)兰姆波信号在传播至损伤时会发生散射和能量衰减，信号幅值会发生显著变化，利用自适应截取算法对首波幅值谱进行截取，利用损伤首波幅值与健康首波幅值进行对比，可得4个传感器阵列采集数据的幅值/能量系数比，设置系数比阀值，以此为指导，构建六部分椭圆形探测区域；

6)综合以上数据，采用RAPID层析成像的方法进行损伤定位，重构出损伤的图像；

7)根据成像的结果，设定合适的阈值，确保图像清晰，定位准确；