[发明专利]一种金属板结构损伤类型识别系统和方法

说明书

本发明公开了一种金属板结构损伤类型识别系统和方法，该系统包括：多个传感器，设置在金属板的待测区域的边界上，用于发射和接收波信号，其中，发射的波信号为激励信号，接收的波信号为接收信号；信息获取模块，获取激励信号和接收信号；信号处理模块，获取波信号的飞行时间和激励信号的时间参数，并计算目标时间段；特征提取模块，结合目标时间段对接收信号进行特征提取得到特征参数；损伤识别模块，根据特征参数识别金属板结构损伤类型。本发明通过多个传感器之间所传输信号的处理、特征参数的提取，并根据获取的信息和参数识别金属板结构的损伤类型，降低了结构损伤监测的难度，具有准确性高、分析速度快、监测系统简单等优点。

技术领域

本发明涉及金属板结构健康监测技术，具体涉及一种金属板结构损伤类型识别系统和方法。

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，所以腐蚀损伤定性和定量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。

航空复杂关键结构的损伤类型多种多样，主要有腐蚀面积扩展损伤、腐蚀深度加深损伤、裂纹扩展损伤等，这些损伤与高强度交变载荷共同作用加速了结构损伤和力学性能退化，从而最终导致结构腐蚀失效，降低结构寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属板结构损伤类型识别系统和方法，用以解决对金属板结构损伤实现实时、定性和定量监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属板结构损伤类型识别系统，该系统包括：多个传感器，设置在所述金属板的待测区域的边界上，用于发射和接收波信号，其中，发射的波信号为激励信号，接收的波信号为接收信号；信息获取模块，获取所述激励信号和所述接收信号；信号处理模块，对所述激励信号和所述接收信号进行信号处理，获取所述波信号的飞行时间和所述激励信号的时间参数，并计算目标时间段；特征提取模块，结合所述目标时间段对所述接收信号进行特征提取得到特征参数；以及损伤识别模块，根据所述特征参数识别所述金属板结构损伤类型。

优选地，所述信号处理模块还用于：根据所述波信号的飞行时间、所述波信号的周期T₀和发射所述激励信号的起始时间T₁，计算得到接收到所述接收信号的起始时间T_start和结束时间T_end；其中，所述T_start至所述T_end为所述目标时间段，所述波信号为Lamb波信号的基础模态信号。

优选地，所述特征提取模块提取的所述特征参数包括所述接收信号在所述T_start与所述T_end期间的最大峰值，即损伤最大峰值；所述损伤识别模块还用于：在所述基础模态信号为基础对称模态信号的情况下，若所述损伤最大峰值小于预先已知的第一健康最大峰值，则识别所述金属板结构损伤类型为裂纹损伤；或者在所述基础模态信号为基础反对称模态信号的情况下，若所述损伤最大峰值大于预先已知的第二健康最大峰值，则识别所述金属板结构损伤类型为腐蚀损伤。