申请/专利权人：吉林大学

申请日：2022-09-05

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN115452944B

主分类号：G01N29/04

分类号：G01N29/04;G01N29/24;G01N29/44;G01N9/24;G01N9/36

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.12.27#实质审查的生效;2022.12.09#公开

摘要：本公开提供了基于L形传感器簇的板状材料多损伤定位方法，包括在待测的板状材料上布置L形传感器簇阵列；获得L形传感器簇阵列中每个接收传感器的损伤特征信号；计算相邻的两个接收传感器之间的损伤特征信号时差；根据所述损伤特征信号时差确定可能的损伤点坐标；剔除可能的损伤点坐标中存在的损伤伪影；通过核密度估计法进行损伤点相对概率密度成像，筛选满足阈值的损伤点得到损伤位置。本公开提供的基于L形传感器簇的板状材料多损伤定位方法，能够同时适用于声速各向同性材料和声速各向异性材料；无需求解非线性方程，定位速度快，计算量小，提高定位的效率；无需已知材料属性，能够使用材料不明的板状材料损伤定位，扩大定位方法的适用范围。

主权项：1.基于L形传感器簇的板状材料多损伤定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在待测的板状材料上布置L形传感器簇阵列，所述L形传感器簇阵列包括三组L形传感器簇，每组所述L形传感器簇包括三个接收传感器，在待测的板状材料的中心设置一个激励传感器；步骤2：获得L形传感器簇阵列中每个接收传感器的损伤特征信号；步骤3：计算相邻的两个接收传感器之间的损伤特征信号时差；步骤4：根据所述损伤特征信号时差确定可能的损伤点坐标；步骤5：根据所述损伤特征信号时差以及接收传感器的相对位置剔除可能的损伤点坐标中存在的损伤伪影；步骤6：通过核密度估计法进行损伤点相对概率密度成像，筛选满足阈值的损伤点得到损伤位置；其中，在步骤1中，所述在待测的板状材料上布置L形传感器簇阵列包括：步骤1.1：建立坐标系，以待测的板状材料的中心为原点，待测的板状材料的长边为x轴，待测的板状材料的的短边为y轴；步骤1.2：在坐标系原点设置激励传感器，激励传感器记为O；步骤1.3：在坐标系中设置多组L形传感器簇，每组L形传感器簇中包括三个接收传感器，每组L形传感器簇中的三个接收传感器呈等腰直角三角形分布，直角边上的两个接收传感器间距为d，接收传感器记为Sii＝1、2、3……9，接收传感器坐标记为pi，qi；在步骤1.3中，在坐标系中设置多组L形传感器簇中具体包括，任选坐标系的三个象限，在每个象限中各设置一组L形传感器簇；在步骤1.3中，每组L形传感器簇中三个接收传感器构成的等腰直角三角形的直角边与坐标轴平行设置；在步骤3中，所述计算相邻的两个接收传感器之间的损伤特征信号时差包括：设三组L形传感器簇分别为传感器簇S1S2S3、传感器簇S4S5S6和传感器簇S7S8S9，其中接收传感器S2、S5和S8为等腰直角三角形直角顶点处的接收传感器；分别对每组L形传感器簇中直角边上相邻的两个接收传感器记录的损伤特征信号进行互相关处理，计算直角边上相邻的两个接收传感器之间的损伤特征信号时差，损伤特征信号时差记为Δtiji＝1、3、4、6、7、9，j＝2、5、8，|i-j|≤1；在步骤4中，所述根据所述损伤特征信号时差确定可能的损伤点坐标包括：当每个接收传感器上获得的损伤特征信号数量均为n时，判断此时板状材料中存在n个损伤；步骤4.1：分别确定每个损伤与三个L形传感器簇中直角顶点上的接收传感器连线所在的直线方程；步骤4.2：将每个损伤对应的三个直线方程两两联立求解，每个损伤对应三个解，即每个损伤有三个可能的损伤点坐标；在步骤4.1中，分别确定每个损伤与三个L形传感器簇中直角顶点上的接收传感器连线所在的直线方程包括：设板状材料中损伤N的坐标为xN，yN，其中N＝1、2、……n，三组L形传感器簇分别记为传感器簇S1S2S3、传感器簇S4S5S6和传感器簇S7S8S9，损伤N与传感器S2连线所在的直线方程记为直线LN1，损伤N与传感器S5连线所在的直线方程记为直线LN2，损伤N与传感器S8连线所在的直线方程记为直线LN3；步骤4.1.1：计算直线LN1与x轴的夹角αN1，αN1的表达式如下： 步骤4.1.2：计算损伤特征信号时差ΔtN12和ΔtN32，ΔtN12和ΔtN32的表达式如下： 式中，ΔtN12表示损伤N对应的接收传感器S1和接收传感器S2之间的损伤特征信号时差，ΔtN32表示损伤N对应的接收传感器S2和接收传感器S3之间的损伤特征信号时差，d表示接收传感器S2与接收传感器S3和接收传感器S1之间的距离，接收传感器S2位于其所在的L形传感器簇的直角顶点上，cαN1表示声源在方向αN1上的波速；步骤4.1.3：将表达式2和表达式3带入表达式1，得到αN1的表达式如下： 步骤4.1.4：得到损伤N与接收传感器S2连线所在直线LN1的斜率kN1，斜率kN1的表达式如下： 步骤4.1.5：得到直线LN1的方程如下： 步骤4.1.6：同理获得直线LN2和直线LN3的方程如下： 设坐标系内，接收传感器S1的纵坐标大于接收传感器S2的纵坐标，接收传感器S5的纵坐标大于接收传感器S6的纵坐标，接收传感器S7的纵坐标大于接收传感器S8的纵坐标；则在步骤5中，所述根据所述损伤特征信号时差以及接收传感器的相对位置剔除可能的损伤点坐标中存在的损伤伪影包括：步骤5.1：判断ΔtN12与0之间的大小关系，若ΔtN12小于0，则执行步骤5.2，若ΔtN12大于0，则执行步骤5.3，若ΔtN12等于0，则损伤位于接收传感器S1和接收传感器S2连线的垂直平分线上；步骤5.2：此时接收传感器S1先于接收传感器S2接收到信号，表明损伤位置位于传感器簇S1S2S3上方，则剔除直线LN1位于传感器簇S1S2S3下方的部分；步骤5.3：此时接收传感器S2先于接收传感器S1接收到信号，表明损伤位置位于传感器簇S1S2S3下方，则剔除直线LN1位于传感器簇S1S2S3上方的部分；步骤5.4：判断ΔtN65与0之间的大小关系，若ΔtN65小于0，则执行步骤5.5，若ΔtN65大于0，则执行步骤5.6，若ΔtN65等于0，则损伤位于接收传感器S6和接收传感器S5连线的垂直平分线上；步骤5.5：此时接收传感器S6先于接收传感器S5接收到信号，表明损伤位置位于传感器簇S4S5S6下方，则剔除直线LN2位于传感器簇S4S5S6上方的部分；步骤5.6：此时接收传感器S5先于接收传感器S6接收到信号，表明损伤位置位于传感器簇S4S5S6上方，则剔除直线LN2位于传感器簇S4S5S6下方的部分；步骤5.7：判断ΔtN78与0之间的大小关系，若ΔtN78小于0，则执行步骤5.8，若ΔtN78大于0，则执行步骤5.9，若ΔtN78等于0，则损伤位于接收传感器S7和接收传感器S8连线的垂直平分线上；步骤5.8：此时接收传感器S7先于接收传感器S8接收到信号，表明损伤位置位于传感器簇S7S8S9上方，则剔除直线LN3位于传感器簇S7S8S9下方的部分；步骤5.9：此时接收传感器S8先于接收传感器S7接收到信号，表明损伤位置位于传感器簇S7S8S9下方，则剔除直线LN3位于传感器簇S7S8S9上方的部分。

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百度查询： 吉林大学 基于L形传感器簇的板状材料多损伤定位方法

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