[发明专利]基于自适应优化VMD的起重机主梁损伤声发射无损检测方法

权利要求书

1.基于自适应优化VMD的起重机主梁损伤声发射无损检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、在起重机主梁安装相应的传感器建立结构损伤声发射监测系统，获得损伤过程的声发射信号；

步骤2、对采集到的声发射信号进行自适应优化VMD处理，实现原始信号的自适应滤波和降噪处理；

步骤2的具体步骤为：

步骤2.1，通过信号的频域特征划分频带，实现信号的自适应分解，其固有模态函数表达式为

式中：分别为信号λ(t),x(t)的傅里叶变换；

步骤2.2，当满足以下约束条件时，信号的VMD过程结束，即

其中通常将ε的值设置为10^-6，且信号的所有IMF分量均可通过以上步骤获得；

步骤2.3，引入品质因子Q来控制VMD的迭代过程并自动确定模数K，从而实现VMD算法的优化，即

式中：S为第K个IMF信息熵的平均值；y表示原始信号的输入；C值越大，分解得到的IMF分量差异越明显；

步骤3、依据声发射重构波形的频域特性，确定损伤过程中声发射事件的重心频率分布；

步骤3的具体步骤为：

步骤3.1，依据声发射重构波形的频域特性，确定不同声发射事件的特征频率；

步骤3.2，对降噪后的声发射波形进行Hilbert变换，通过瞬时频率统计不同类型声发射事件的数量并计算相应的事件发生密度；

步骤3.3，计算声发射信号在各个损伤阶段的重心频率分布，其表达式如下

式中：为AE信号的功率密度，ω₁、ω₂分别为总频段的上下限，CF表示信号的重心频率；

步骤4、通过分析声发射信号的重心频率分布范围，建立损伤重心频率评价指标，判断起重机主梁的不同损伤阶段；

步骤4的具体步骤为：

步骤4.1，根据重心频率分布情况，评价起重机主梁内部结构损伤过程中的应力状态；

步骤4.2，建立重心频率损伤程度评价指标δ，并归纳其损伤过程的变化趋势，判断起重机主梁的不同损伤阶段，从而对起重机主梁的损伤程度进行有效的预警，其中损伤程度δ表达式如下

式中：f表示信号的重心频率kHz，δ(％)表示起重机主梁的损伤程度，当δ(％)大于50％时，表明起重机主梁已失效。