[发明专利]一种金属板结构损伤评价系统和方法

说明书

本发明公开了一种金属板结构损伤评价系统和方法，将金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价，该系统包括：多个传感器，设置在待测区域的边界上，并预先设定多个传感器之间的信号传输路径；特征提取模块，对用于监测的波信号进行抽样处理得到抽样监测信号并计算损伤因子；损伤计算模块，根据损伤因子和待测像素网格对信号传输路径的贡献率计算待测像素网格的网格像素值；损伤评价模块，根据待测像素网格的网格像素值对待测像素网格的结构损伤进行评价。通过本发明提供的技术方案，能够非接触定量评估待测区域的腐蚀损伤面积，具有准确性高、分析速度快、无接触监测等特点。

技术领域

本发明涉及金属板结构健康监测技术领域，具体涉及一种金属板结构损伤评价系统和方法。

背景技术

结构健康监测技术综合运用了传感器技术、信号处理和分析技术、腐蚀损伤理论和概率统计理论等，是一种对结构的实际情况进行实时监测的技术，能够为大型关键结构的安全性、可靠性和耐久性提供重要参考。作为航空复杂关键结构最为普遍的失效机理，腐蚀损伤失效对结构的耐久性有很大影响，所以腐蚀损伤定位、定量和定性的诊断和预测成为结构健康监测的重要部分。在金属(例如，铝合金)损伤监测领域，已有线性极化法、光学传感器技术、声发射技术、智能涂层技术等，但存在难以实时监测、精确定位、定量以及虚警率高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属板结构损伤评价系统和方法，用以解决对损伤实现实时、定位和定量监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属板结构损伤评价系统，将所述金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价，该系统包括：多个传感器，设置在所述待测区域的边界上，用于发射和接收用于监测的波信号，并预先设定所述多个传感器之间的信号传输路径；特征提取模块，对所接收的用于监测的波信号进行抽样处理，得到抽样监测信号，并根据所述抽样监测信号和预先已知的抽样健康信号计算得到损伤因子；损伤计算模块，根据所述损伤因子和待测像素网格对所述信号传输路径的贡献率计算得到所述待测像素网格的网格像素值；以及损伤评价模块，根据所述待测像素网格的网格像素值对所述待测像素网格的结构损伤进行评价。

优选地，所述特征提取模块计算所述损伤因子包括：针对每一条信号传输路径分别对抽样监测信号以与所述抽样健康信号相同的抽样频率进行抽样处理；以及根据每一条信号传输路径的抽样监测信号和所述抽样健康信号的协方差和标准差，分别计算每一条信号传输路径的损伤因子。

优选地，所述损伤计算模块计算所述网格像素值包括：根据每一条信号传输路径的损伤因子和待测像素网格对每一条信号传输路径的贡献率，通过代数迭代算法计算所述待测像素网格的网格像素值。

优选地，该系统还包括：均质化处理模块，在计算得到所有像素网格的网格像素值之后，针对每一个像素网格分别进行均质化处理，得到每一个像素网格均质化后的网格像素值；其中，所述损伤评价模块根据每一个像素网格均质化后的网格像素值分别对每一个像素网格的结构损伤进行评价。

优选地，所述损伤评价模块还用于：在所述待测像素网格的所述网格像素值大于预先设定的损伤阈值的情况下，评价所述待测像素网格为损伤，否则，评价所述待测像素网格为健康。

相应地，本发明还提供了一种金属板结构损伤评价方法，将所述金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价，在所述待测区域的边界上设置多个传感器以用于发射和接收用于监测的波信号，并预先设定所述多个传感器之间的信号传输路径，该方法包括：对所接收的用于监测的波信号进行抽样处理，得到抽样监测信号；根据所述抽样监测信号和预先已知的抽样健康信号计算得到损伤因子；根据所述损伤因子和待测像素网格对所述信号传输路径的贡献率计算得到所述待测像素网格的网格像素值；以及根据所述待测像素网格的网格像素值对所述待测像素网格的结构损伤进行评价。