[发明专利]一种基于视觉测振及非线性双相干谱的叶片裂纹定位方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉测振及非线性双相干谱的叶片裂纹定位方法包括：在裂纹叶片上设置多个位置标记点，采用随机信号激励方式对叶片进行激振，同时叶片各标记点位置的非线性振动信号；根据叶片各标记点位置的非线性振动信号，计算对应标记点位置的平方双相干谱；根据各标记点对应的平方双相干谱，计算对应标记点位置的非高斯指数；根据各标记点对应的平方双相干谱，计算各标记点对应的非线性指数；根据各标记点对应的非高斯指数及非线性指数，计算各标记点所对应总非线性指数；根据各标记点对应的非线性指数及总非线性指数，绘制对应分布图，确定裂纹所在位置。采用本发明所提供的定位方法能够提高叶片呼吸裂纹位置的识别效果。

技术领域

本发明涉及叶片结构呼吸裂纹检测领域，特别是涉及一种基于视觉测振及非线性双相干谱的叶片裂纹定位方法。

背景技术

随着计算机科学、人工智能和图像处理等学科的发展，机器视觉测量技术逐渐成为非接触测量领域最灵活、最流行的技术，具有适应性强、测量范围宽、多点测量等优点。

一般的振动模态识别方法都是通过测量激励和响应信号以便获得结构的自由振动响应或者脉冲响应，这对于实验室模型是比较容易的，然而不易于自然环境运行状态下的叶片结构的健康监测，叶片结构复杂，尺寸较大，不易于人工激励，但是易受自然环境下随机激励影响，因此分析随机激励下叶片振动响应信号具有很强的实用性。

叶片在自然环境的长期作用下，易产生疲劳裂纹，当叶片处于振动状态时，由于裂纹的呼吸作用，裂纹附近的刚度和阻尼会产生非线性变化，产生非线性振动。

当信号通过非线性系统时，响应信号除了包含原有频率分量外，通过非线性耦合的作用还会产生新的频率分量。双相干谱可以描述各频率之间的耦合程度，且双相干谱保留了信号的相位信息，可以对振动信号中的二次相位耦合进行定量描述，此外双相干谱具有很强消噪能力，理论上可以完全消除高斯噪声。因此采用双相干谱分析具有疲劳裂纹叶片的振动信号可以获得更多有用信息。

专利号为CN108709934A的专利文件公开了一种基于小波的非线性超声异测激励混频的微裂纹定位方法，包括：将第一传感器和第二传感器分别设置在被测试件的两侧，构成了非线性lamb波异侧激励：采集由被测试件中存在的疲劳裂纹在异侧激励作用下产生的混频信号：通过小波变换对混频信号进行时频分析，提取特征频率、以及特征频率出现的时间，实现疲劳损伤结构的识别与定位。这种定位方法，通过测试件在激励作用下产生的混频信号进行裂纹定位，但这种定位方法由于对混频信号进行读取，在实际操作中，该混频信号会被其他信号源干扰，导致测定数据不准确，进而导致裂纹定位不准确。

专利号为CN106370419A的专利文件公开了一种基于振动响应非线性度的传动轴裂纹定位监测方法，这种定位方法需要采集未含裂纹传动轴的正常工作状态下的非线性振动信号，作为基准；但在实际应用中，难以确定作为基准的传动轴是否存在裂纹，同时，由于传动轴与传动轴之间存在个体差异，导致即使在未含裂纹的情况下，两者所采集得到的非线性振动信号也可能会存在差异，这种差异会导致在后面的裂纹定位计算中被逐渐放大，导致裂纹定位不准确。

因此亟需提供一种精确度高、能够准确定位裂纹的裂纹定位方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于视觉测振及非线性双相干谱的叶片裂纹定位方法，以解决叶片结构呼吸裂纹位置定位准确度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于视觉测振及非线性双相干谱的叶片裂纹定位方法，包括：

在叶片上布置等间距分布标记点，并确定标记点位置；

根据所述具有疲劳裂纹叶片结构，通过机器视觉多点测振方法采集所述叶片在随机信号激励下各个所述标记点位置的振动响应信号；