[发明专利]基于Lamb波的损伤图像化系统

权利要求书

1.基于Lamb波的快速损伤成像方法，其特征是：包括以下步骤：

a.检测无损条件下Lamb波的衰减率；

b.确定检测区域并把其取为正方形，各边依次命名为A1，A2，B1，B2，每条边等间距分为n段，检测区域也被分为n×n个正方形网格；

c.使用激光脉冲照射检测区域某条边界，同时在合适位置布置一个压电传感器，使得波的传播路径覆盖整个检测区域，并将接收到的响应信号存储在主机上；

d.将实验获取的信号输入程序绘制检测区域诊断图。

2.根据权利要求1所述的基于Lamb波的快速损伤成像方法，其特征是：在步骤a中：确定一块不含损伤的区域，在某个位置粘贴一个压电传感器，以压电传感器为起点，激光沿着某条直线，每隔一定距离照射一次被检测物，则压电传感器将接收到经过不同传播距离的Lamb波信号，如照射m次，则将有m组信号，将其存储在主机上。

3.根据权利要求1所述的基于Lamb波的快速损伤成像方法，其特征是：在步骤c中：

1)使用激光脉冲照射A2边各线段的中点，则在该点激发出兰姆波；在A1边第n段线段的中点处布置一个压电传感器接收响应信号，并将接收到的响应信号存储在主机上，共n组数据；同理，使用激光脉冲照射B1边各线段的中点，在B2边第1段线段的中点处布置一个压电传感器接收响应信号，并将接收到的响应信号存储在主机上，共n组数据；

2)使用激光脉冲照射A2边各线段的中点，则在该点激发出兰姆波；在A1边第1段线段的中点处布置一个压电传感器接收响应信号，并将接收到的响应信号存储在主机上，共n组数据；同理，使用激光脉冲照射B2边各线段的中点，在B1边第1段线段的中点处布置一个压电传感器接收响应信号，并将接收到的响应信号存储在主机上，共n组数据。

4.根据权利要求1所述的基于Lamb波的快速损伤成像方法，其特征是：在步骤d中程序算法如下：

1)提取权利要求2中m组信号的最大幅值，得到m组(最大幅值-距离)数据；以激光照射点到压电传感器的距离为x轴，以信号的最大幅值为y轴，对这m组(最大幅值-距离)数据进行线性拟合，获得线性曲线y＝k₀x+H₀，则斜率k₀为Lamb波在被检测物的无损伤区域中传播时的衰减率，H₀为激光照射点处波源的幅值，即波源的幅值；

2)计算权利要求3步骤1)中激光照射各点到其对应信号接收传感器的距离，即共为2n条Lamb波传播路径的长度，分别记为A_1i，其中i＝1…2n；假设检测区域不存在任何损伤，则前面得到Lamb波在被检测物的无损伤区域中传播时的衰减率和波源的幅值，可计算出各条传播路径对应的波的理论幅值H_1THi＝x₀A_1i+H₀；同理，权利要求3步骤2)中2n条Lamb波传播路径的长度为A_2i，并各条传播路径对应的波的理论幅值H_2THi＝x₀A_2i+H₀；

3)获取权利要求3步骤1)中2n组信号的最大幅值，分别记为H_1i，其中i＝1…2n；获取权利要求3步骤2)中2n组信号的最大幅值，分别记为H_2i，其中i＝1…2n；比较理论值H_1THi、H_2THi和实验值H_1i、H_2i，如果：

或其中α为小于1的经验取值 (1)

则认为该传播路径上存在损伤。如果通过式(1)判断出两条传播路径上存在损伤，则损伤所在位置是两条经过损伤的传播路径的交点。在本算法中，认为损伤位置为交点所在网格区域ΔΦ，所有的ΔΦ则构成了损伤疑似存在区域Φ。算检测区域内每条传播路径的波的理论幅值，并将于实验值进行比较，初步确定损伤疑似存在区域；

4)对于疑似经过损伤区域的传播路径，建立下面方程：

其中，D_j为波源的幅值与实验值之差，x₀是Lamb波在无损伤区域中传播时的衰减率，x_i是Lamb波在损伤疑似存在区域Φ中传播时的衰减率，L_i为传播路径在各网格内的线段长度，M为疑似经过损伤区域的传播路径的数目；方程(2)等式右边的第一项表示在损伤疑似存在区域外波的衰减幅值，第二项表示在损伤疑似存在区域Φ内波的衰减幅值。令x_i＝x₀+Δx_i，方程(2)可变为：

很容易看出方程(3)可表示为SΔx＝f线性方程组的形式，利用高斯消元法可解出Δx＝(S^TS)^-1(S^Tf)，最后获得损伤疑似存在区域Φ内各网格对应的衰减率；

5)通过检测区域内各网格对应的衰减率值绘制损伤诊断图。