[发明专利]一种结构损伤识别方法及系统

权利要求书

1.一种结构损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别对与待识别主结构上各测点相连的PZT传感器进行电激励，基于压电正逆效应扫频生成各测点处的当前工况下的压电导纳信号X，并采用随机矩阵对各测点处的所述当前工况下的压电导纳信号X进行线性变换生成各测点处的所述当前工况下的压电导纳信号X的观测向量Y；

S2、基于压缩感知理论分别将各测点处的所述当前工况下的压电导纳信号X的观测向量Y表示为Y＝ΘA，然后分别基于各测点处Y的压缩感知表示采用凸优化理论求解所述A的稀疏解并基于所述稀疏解对各测点处的所述当前工况下的压电导纳信号X进行恢复，得到各测点处当前工况下恢复完成后的压电导纳信号；其中，Θ为感知矩阵，A为维度与Θ的列数相同的列向量；

S3、分别将各测点处所述当前工况下恢复完成后的压电导纳信号与基线工况下恢复完成后的压电导纳信号进行对比，计算各测点处当前工况下导纳信号的谐振峰值点的幅值竖向偏移指标、谐振频率水平偏移指标以及RMSD指标，以对当前工况下的主结构进行损伤识别；其中，所述基线工况下恢复完成后的压电导纳信号为对处于相同环境条件下的原始无损状态下的主结构执行步骤S1和S2获得的、且预先留存下来的数据。

2.根据权利要求1所述的结构损伤识别方法，其特征在于，基于压电导纳技术，对所述主结构建立健康监测系统；所述健康监测系统包括待识别结构、阻抗仪、温度计、湿度计、多个PZT传感器和数据基站；其中，一个PZT传感器对应与一个测点相连；所述阻抗仪用于对所述PZT传感器进行电激励，以在对应测点处生成压电导纳信号；所述温度计和湿度计均用于对所述主结构当前状态下的环境因素进行记录。

3.根据权利要求1所述的结构损伤识别方法，其特征在于，所述稀疏解为：s.t.ΘA＝Y，其中，表示l₁范数。

4.根据权利要求1所述的结构损伤识别方法，其特征在于，第i个测点处的RMSD指标为：

其中，m为所述主结构第i个测点处当前工况下的压电导纳信号的采样点数，为第i个测点处当前工况下恢复完成后的压电导纳信号的第k个采样值，为第i个测点处基线工况下恢复完成后的压电导纳信号的第k个采样值。

5.根据权利要求1所述的结构损伤识别方法，其特征在于，1)所述谐振峰值点的幅值竖向偏移指标越大，发生损伤的可能性越大，且损伤程度随着谐振峰值的竖向偏移指标的增加而加重；2)在排除环境因素干扰的前提下，所述谐振频率水平偏移指标越大，发生损伤的可能性越大，且损伤程度随着谐振频率水平偏移指标的增加而加重；3)所述RMSD指标越大，发生损伤的可能性越大。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的结构损伤识别方法，其特征在于，适用于结构健康监测领域。

7.根据权利要求6任意一项所述的结构损伤识别方法，其特征在于，适用于混凝土结构的健康监测。

8.一种结构损伤识别系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据恢复模块和损伤识别模块；

所述数据采集模块用于执行权利要求1所述的步骤S1，得到各测点处当前工况下的压电导纳信号的观测向量，并输出到所述数据恢复模块中；

所述数据恢复模块用于执行权利要求1所述的步骤S2，得到各测点处当前工况下恢复完成后的压电导纳信号，并输出到所述损伤识别模块中；

所述损伤识别模块用于执行权利要求1所述的步骤S3，对当前工况下的主结构进行损伤识别。