[发明专利]一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法

说明书

本发明属于结构损伤的定位识别领域，提供了一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法。该方法包括，基于被测结构，采用超声导波检测系统得到对损伤敏感的信号调制参数；基于所述信号调制参数，获取被测结构无损状态下结构响应的基准信号和被测结构有损状态下结构响应的损伤信号；基于所述基准信号、损伤信号，获得飞行时间和损伤指数；基于飞行时间，确定损伤位置与传播路径的位置关系；基于损伤位置与传播路径的位置关系，结合以所述飞行时间控制的自适应范围参数、优化空间概率分布函数和损伤指数，进行基于概率检验重建算法的损伤定位成像。

技术领域

本发明属于结构损伤的定位识别领域，尤其涉及一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成现有技术。

工业技术的现代化带来大量结构复杂的工业设备和高端装备，在冶金化工、高端制造业、航空航天、轨道交通、船舶等领域得到广泛的使用。装备服役过程中大量关键结构的工作环境始终伴随着交变载荷、气动压力、振动冲击、变温变湿等恶劣工况，使得结构产生疲劳裂纹、腐蚀、磕碰缺口等各类损伤，严重影响装备的安全性和可靠性，危及财产和生命安全。因此，对结构损伤的定位识别检测具有极为重要的意义。

目前无损检测中常用方法存在停运检修、灵敏度差、存在盲区等问题，基于超声导波的检测方法由于具有成本低、传播距离远、对损伤敏感、便于在线监测等优势，成为结构无损检测领域的热点研究方向。超声导波检测技术的原理为：向被测结构发送一定频率的超声波激励信号，结构中存在的损伤会改变信号的传播，并在接收到的结构响应信号中表现出来，通过提取响应信号中包含的有损伤引起的变化特征来实现结构损伤的识别。超声导波法通常分为线性超声法和非线性超声法，二者的区别在于，线性超声从时域提取线性特征参数，如反射回波、飞行时间延迟、能量衰减等，非线性超声从频域提取非线性特征参数，如谐波、调制频谱边带、共振频率偏移等。目前大量学者的研究表明，线性特征参数的提取会更容易且受到环境因素干扰影响较小，对设备和传感器性能要求较少，使用成本较低，更适合实际工程的应用需求。在对线性特征参数的表征中，皮尔逊相关系数是一种能够包含信号强度变化和相位变化的特征参数表达方式，在损伤检测中常用于实现对损伤的量化，飞行时间则是一种包含了损伤情况和一定位置信息的特征参数，在损伤检测中常在于波速相关的成像算法中使用。

基于概率检验重建算法具有对结构先验知识要求少、适用性好、计算量少、计算速度快、对不同损伤敏感等优点，成为目前研究和应用最广泛的超声导波损伤定位成像算法之一。

但是，基于概率检验重建算法的参数设置存在一定的经验指导和调试，范围参数β在目前使用中一般通过在0-0.2之间通过调试获得，不合适的参数设置会直接影响算法的检测范围，定位的准确性以及出现伪像现象，使得在实际工程应用中表现得并不是特别可靠。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法，其在保留原有检测技术优势的同时，实现对原有人为设置参数的自适应设置优化，增强了其实际应用的可行性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法。

一种基于超声导波的特征融合概率重建损伤定位成像方法，包括：

基于被测结构，采用超声导波检测系统得到对损伤敏感的信号调制参数；

基于所述信号调制参数，获取被测结构无损状态下结构响应的基准信号和被测结构有损状态下结构响应的损伤信号；

基于所述基准信号、损伤信号，获得飞行时间和损伤指数；

基于飞行时间，确定损伤位置与传播路径的位置关系；