[发明专利]时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法

权利要求书

1.一种时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，基于FCM算法，通过温度变化影响下，损伤扩展过程中实时的算法结果的变化，对损伤扩展进行监测；步骤如下：

1)在被监测区域布置成对的压电传感器，使用激励信号激励其中一个压电传感器，并采集另一个压电传感器接收到的基准导波信号；

2)采集在温度随机变化时，被监测区域处于健康状况的基准导波信号，共采集k+1个基准导波信号，以第一个基准导波信号作为基线信号b₁；并用若干种不同的方法计算评价损伤的特征DI，构成的特征向量f_c＝[DI₁,DI₂,...,DI_d]^T；其中，d为计算特征的方法的个数；

将健康状况时其余k个基准导波信号所构造的特征数据集F(1)＝{f₁,...,f_c,...,f_k}作为基准数据集，建立基准FCM模型；

3)采集在温度随机变化时，被监测区域从健康状况到损伤逐渐扩展过程的在线导波信号，共采集n个在线导波信号，将采集到的在线导波信号所提取的特征f_k+m(f_k+1～f_k+n)作为在线特征数据，采用等数据集以及运动数据更新策略获取相应的在线特征数据集F(m)＝{f_1+m,f_2+m,...,f_k+m}建立在线FCM模型；

4)计算基准FCM模型与在线FCM模型的偏移指数，建立损伤大小与偏移指数之间的关系，通过监视所述的关系，实现实时监测。

2.根据权利要求1所述的时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，步骤1)中，所述的激励信号为窄带五波峰信号。

3.根据权利要求1所述的时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，步骤2)中，用于评价损伤的特征DI的方法之一为互相关系数差DI₁：

其中，t₀和t₁分别代表激励信号的首个发送波包的起始时间和终止时间，b(t)和m(t)分别为基准导波信号和在线导波信号。

4.根据权利要求3所述的时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，步骤2)中，用于评价损伤的特征DI的方法之一频谱幅度差DI₂：

其中，ω₀和ω₁分别代表所选频谱的起始频率和终止频率。

5.根据权利要求1所述的时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，步骤3)中，等数据集策略为每次用于在线FCM模型的数据集大小都是k；运动数据更新策略为当获取到在线导波信号f_k+m的同时，将上一个在线FCM模型中最早获取到的在线导波信号f_m移除，使得在线导波数据集F(m)＝{f_1+m,f_2+m,...,f_k+m}的数据集大小始终为k。

6.根据权利要求5所述的时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，每一次在线FCM模型的初始值使用上一个模型结果的隶属度作为初始值。

7.根据权利要求1所述的时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，步骤4)中，使用相对熵作为基准FCM模型与在线FCM模型的偏移指数，计算公式如下：

其中，∑(n)、μ(n)以及∑(0)、μ(0)分别为在线FCM模型和基准FCM模型聚类结果的协方差和均值。

8.根据权利要求7所述的时变温度影响下基于FCM算法的损伤扩展实时监测方法，其特征在于，通过计算相对熵，得到损伤大小与偏移指数的标定曲线。