[发明专利]一种基于时间反转的铝板损伤混合成像定位方法

说明书

本发明公开了一种基于时间反转的铝板损伤混合成像定位方法，属于材料损伤信息分析技术领域。本发明利用Lamb波传播距离长、成本低、能量衰减小、对各种缺陷敏感性好的优点，将其用于铝材健康检测中，通过每条激励‑传感通道求得的损伤散射信号，计算检测区域中的每个离散点处各损伤散射信号幅值和与各损伤散射信号最大幅值和比值，并将幅值比对所有激励‑传感通道对应的概率分布图进行加权叠加，减小了概率损伤成像算法中权重分布函数对概率分布的影响；实现过程中无需更改或增加设备和参数；实现简单，无需知道监测对象和传感器阵列的先验知识。

技术领域

本发明涉及一种基于时间反转的铝板损伤混合成像定位方法，属于材料损伤信息分析技术领域。

背景技术

由于铝结构具有质轻、耐腐蚀性能好、施工安装方便等优点，在工程中得到了广泛的应用。然而，铝结构强度高，构件截面相对薄弱，对裂纹，撞击等缺陷损伤敏感，服役中的铝构件又不可避免出现结构损伤。这些损伤如不能及时发现与处理，会引起严重的安全事故。因此，为保证铝结构的安全，需要一种损伤成像方法。

为将结构损伤定位和可视化，国内外学者研究了多种损伤成像算法，主要包括相控阵法、偏移法等。这些方法需要多种信号处理手段来得到损伤的图像，图像清晰度不高。

发明内容

本发明提供了一种基于时间反转的铝板损伤混合成像定位方法，以用于实现铝板损伤成像。

本发明的技术方案是：一种基于时间反转的铝板损伤混合成像定位方法，包括：计算健康信号和损伤信号的时域差信号，得到损伤散射信号；计算时间反转重构信号与激励信号的差异确定损伤因子；计算损伤概率分布图；计算检测区域中的每个像素点处各损伤散射信号幅值和与各损伤散射信号最大幅值和比值；进行损伤成像。

所述方法步骤具体包括：

在选定的铝板上根据要监测的区域布置压电传感器，以组成激励-传感阵列；

在激励-传感阵列中选择作为激励器的压电传感器P_i和作为传感器的压电传感器P_j，任意P_i和P_j组成一条激励-传感通道，使用经汉宁窗调制的五周期信号作为激励信号通过激励器P_i分别在无损伤的铝板和有损伤铝板中激励出Lamb波信号并以传感器P_j接收，以无损伤的铝板状态下和有损伤铝板状态下的Lamb波信号分别作为健康信号H_ij和损伤信号D_ij；其中，D_ij为P_i和P_j组成的激励-传感通道采集的损伤信号，H_ij为P_i和P_j组成的激励-传感通道采集的健康信号，i，j＝1，2，3，...，N，且i≠j；N表示通道总数；

采用时间反转法获得铝板损伤信号的时间反转重构信号，根据时间反转重构信号与激励信号的差异确定损伤因子DI，根据每条激励-传感通道求得的DI值，实现邻近区域内损伤概率按设定的权重分布函数重构，获得损伤概率分布图；

采用健康信号与损伤信号相减来获得损伤散射信号；

根据成像分辨率要求，将区域划分像素点，在选定的铝板上建立合适的直角坐标系，获得各个压电传感器和像素点的坐标；

计算检测区域中的每个像素点处各损伤散射信号幅值和与各损伤散射信号最大幅值和比值，将所有激励-传感通道对应的损伤概率分布图由幅值比加权进行叠加，以获得损伤成像。

所述权重分布函数定义如下：其中，R_i(x，y)为任意一点(x，y)到激励器P_i距离和到传感器P_j距离之和与激励-传感通道路径长度的比值；β为形状因子，其值大于1。