[发明专利]支持故障预测的传感器设置方法

摘要

本发明涉及一种支持故障预测的传感器设置方法，技术特征包括两个步骤：传感器数量优化与传感器位置优化；先执行数量优化步骤：根据仪器的参数得到信号最小加速度峰值，利用入射波的波幅衰减公式得到入射波传播极限距离阀值，得到所需传感器的最少数量n；然后利用有限元模型得到传感器布置位置，根据入射波传播极限距离阀值调整传感器数量和传感器位置。本发明可以实现以最少的传感器数量来最大程度的获取反映结构真实状态的参数信息。本方法与结构健康监测和损伤检测中传感器设置的复杂性相适应，更能满足工程实际应用需求。本发明能为结构的损伤检测和健康监测提供一种传感器设置标准，并使所配置的检测或监测系统更加经济合理。

主权项

1.一种支持故障预测的传感器设置方法，其特征在于包括传感器数量优化步骤和传感器位置优化步骤；先执行数量优化步骤：(1)根据仪器的量程A，精度η和测量仪器的峰值信噪比阀值p，得到信号最小加速度峰值|a_min|≥A×η×10^0.05P；(2)利用入射波的波幅衰减公式S=Πij(Si,jP)]]>和S^Da＝|a_min|得到入射波传播极限距离阀值D；a表示入射波波幅；其中P＝-e^-ikD，D为入射波的传播极限距离阀值，k为结构截面剪切系数，i，j代表有限元模型节点编号，S代表结构最大尺寸两端点之间的入射波的波幅衰减值；(3)得到所需传感器的最少数量n，n=[LD];]]>L为待测结构的最大几何尺寸；然后根据上述结果继续位置优化步骤：(4)利用有限元模型和传感器的最少数量n，计算E_DPR＝Φ[Φ^TΦ]^-1Φ^TC_DPR，得到传感器布置位置；其中Φ为待测结构的n*N阶的模态矩阵，n为传感器的最少数量，N为待测结构有限元模型的总自由度数，C_DPR为有效独立-驱动点残差系数矩阵，CDPRi=Σj=1NΦij2ω2j,]]>φ_ij是Φ中的元素，ω_j是待测结构的模态频率；(5)检查最大的传感器间距，若大于入射波传播极限距离阀值D，则在此最大传感器间距之间增加1个传感器，再次计算E_DPR＝Φ[Φ^TΦ]^-1Φ^TC_DPR得到传感器新的布置位置；(6)重复上一步直到所有传感器间距小于入射波传播极限距离阀值D时，传感器数量和传感器位置得以确定。