[发明专利]一种基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法

权利要求书

1.一种基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在被测复合材料结构中均匀布置多个光纤光栅传感器，以形成光纤光栅传感器网络；

步骤S2：在传感器网络中选取多个用于对被测复合材料结构进行撞击监测的光纤光栅传感器，作为撞击监测光纤光栅传感器；

步骤S3：当被测复合材料结构发生撞击事件时，利用信号采集器同步采集撞击监测光纤光栅传感器的撞击响应信号；

步骤S4：根据撞击响应信号进行撞击监测，获得撞击事件参数；

步骤S5：根据撞击事件参数确定损伤监测区域；

步骤S6：根据探伤检测区域的范围，从光纤光栅传感器网络中选取相应的光纤光栅传感器作为损伤监测光纤光栅传感器，并制定相应的扫查策略；

步骤S7：按照扫查策略，利用信号发生接收器通过损伤监测光纤光栅传感器向所述损伤监测区域激发兰姆波检测信号；

步骤S8：利用信号发生接收器通过损伤监测光纤光栅传感器采集损伤信号；

步骤S9：构建提取损伤信号的小波分析算法，并获取小波包的能量谱；

步骤S10：选取BP网络学习样本，经建立损伤识别BP神经网络模型；

步骤S11：基于损伤识别BP神经网络模型对复合材料结构进行损伤检测，并输出损伤结果。

2.根据权利要求1所述的基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法，其特征在于，步骤S3中所述信号采集器包括撞击响应信号调理单元和多通道信号同步采集单元，撞击响应信号调理单元与撞击监测光纤光栅传感器相连，撞击响应信号调理单元对多个撞击监测光纤光栅传感器输出的多路撞击响应信号分别进行滤波和放大；所述多通道信号同步采集单元用于对撞击响应信号调理单元输出的多路信号进行模数转化并同步采集。

3.根据权利要求2所述的基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法，其特征在于，步骤S7和步骤S8中所述信号发生接收器包括信号发生单元、多路选择单元、信号调理单元和信号接收单元；所述信号发生单元用于在每次轮询时产生激励信号，并经多路选择单元加载到该次轮询所确定的作为激励器的光纤光栅传感器上；多路选择单元用于按照所述扫查策略从损伤监测光纤光栅传感器依次选择作为激励器的光纤光栅传感器和作为传感器的光纤光栅传感器；信号调理单元用于对多路选择单元选择的作为传感器的光纤光栅传感器输出的损伤信号进行滤波和信号放大；信号接收单元用接收信号调理单元输出的损伤信号。

4.根据权利要求3所述的基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法，其特征在于，所述信号发生接收器还包括功率放大单元，功率放大单元用于对激励信号进行功率放大。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法，其特征在于，步骤S9的具体步骤如下：

步骤S91：将复合材料损伤信号进行小波包分解，所述小波包分解的小波基为db小波，db小波的滤波长度和支集长度均为2N，小波基的消失矩阵阶数为N；

步骤S92：设定小波的分解层数为5，损伤信号在频率轴分为32个频带，选取的小波阶数为4，基于db4小波进行小波分析；

步骤S93：基于小波包分析对损伤信号进行5层分解，得到32个信号频率成分，并根据信号频率成分从低到高排列，对小波包分解的系数进行重构，计算各重构信号的能量，对于分解后的第5层，记各结点的重构系数为S_5，i，所述各结点重构系数表示小波各阶的能量，得到小波包的能量谱E_5，I:

其中，i=0，1，2，3…31，X_i，k为重构系数S_5，i的离散的幅值，求得各频段所占信号总能量的比值G_5，i:

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