[发明专利]基于Lamb波成像的列车部件裂纹损伤检测方法和系统

说明书

本发明实施例公开了一种基于Lamb波成像的列车部件裂纹损伤检测方法和系统，其中的方法包括：在待检测列车部件的检测结构上设置蜂窝传感器网络装置，将第二Lamb波响应信号作为损伤信号，将第一Lamb波响应信号作为参考信号，计算与各个响应信号采集点相对应的信号差异系数值SDC值，采用概率成像原理重构裂纹损伤图像，绘制SDC分布图，基于SDC分布图评估出裂纹的长度，并可以对响应信号进行聚焦和时间反转等处理。本发明的方法和系统，能够克服环境噪声、测量误差、时间延迟等因素的影响，对信号的能量计算准确度高，对损伤判断的误判率低，可以减少检测中的“盲区”，使得损伤监测范围更大，并能够提高损伤判别的精准性。

技术领域

本发明涉及损伤检测技术领域，尤其涉及一种基于Lamb波成像的列车部件裂纹损伤检测方法和系统。

背景技术

随着对结构安全性、可靠性要求的不断提高，结构关键部位损伤的检测和诊断日益引起人们的高度重视，尤其是针对裂纹损伤的检测。利用Lamb波方法进行结构损伤监测是一项常用技术，该方法对结构中的裂纹等细小损伤敏感，且不需要拆卸结构，能够实时的监测结构的健康情况，因此具有广阔的应用前景。Lamb波是导波的一种，具有衰减慢、传播距离远、对损伤敏感的特点。Lamb波在构件中传播的过程中，如果遇到分层、杂质、裂纹等基体组织变化时，会发生透射、折射、反射等现象，接收到的信号就会发生明显的变化。对采集到的信号进行分析，与理论的信号的特性曲线相比，就可以判断缺陷的存在、位置、大小等相关的参量，从而实现了对构件的无损检测和评价。

目前，基于Lamb波的结构损伤监测方法大多以特定的信号激励压电元件向检测结构中激发Lamb信号，在另外位置的一个(或一组)压电传感器接收Lamb信号，对接收到的Lamb信号进行分析，提取特征损伤信号，通过计算获取结构状态信息。椭圆定位法是常用的损伤定位判断方法，椭圆定位法把驱动器和传感器看作椭圆的两个焦点，损伤点在一个以驱动器和传感器为焦点的椭圆圆周之上；取另外一组激励器和传感器，画出另一个椭圆，将对损伤位置的估计转化为求椭圆交点的问题，只要有两个或两个以上的椭圆，就能把损伤位置找出来。但是，现有的基于Lamb波的结构损伤监测方法不能克服环境噪声、测量误差、时间延迟计算方法误差等因素，尤其是无法解决边界损伤问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于Lamb波成像的列车部件裂纹损伤检测方法和系统。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种基于Lamb波成像的列车部件裂纹损伤检测方法，其特征在于，包括：步骤一：在待检测列车部件的检测结构上设置蜂窝传感器网络装置；其中，所述蜂窝传感器网络装置包括多个压电传感器，每个压电传感器都作为激励信号加载点和/或响应信号采集点；步骤二：在激励信号加载点利用探头以第一时间间隔在健康的检测结构上激发激励信号，在检测结构中产生Lamb波；各个响应信号采集点采集对于此Lamb波的第一Lamb波响应信号；步骤三：获取第一Lamb波响应信号并通过Mindlin板理论建立Lamb波在检测结构的各向异性复合材料层板中随传播角度变化的频散关系，获得Lamb波的理论速度分布，作为基准信息；步骤四：在激励信号加载点利用探头以第二时间间隔在待检测的检测结构上激发激励信号，在检测结构中产生Lamb波；各个响应信号采集点采集对于此Lamb波的第二Lamb波响应信号；步骤五：对第二Lamb波响应信号在时域和频域上进行分析，提取特征信息；将第二Lamb波响应信号作为损伤信号，将第一Lamb波响应信号作为参考信号，基于损伤信号、参考信号以及基准信息、特征信息计算与各个所述响应信号采集点相对应的信号差异系数值SDC值；步骤六，根据获得的SDC值并采用概率成像原理，重构出检测结构中裂纹损伤可能存在的区域；步骤七：基于SDC值判定裂纹方向，校正裂纹方向上的SDC值，用于强化裂纹方向上的重构图像信息，采用概率成像原理重构裂纹损伤图像；绘制SDC分布图，基于SDC分布图评估出裂纹的长度。