[发明专利]一种基于权重分布修正的导波损伤概率成像方法

说明书

本申请的一种基于权重分布修正的导波损伤概率成像方法，通过布置压电传感器网络，建立坐标系，也就获得了激励器、传感器与像素点三者的相对位置关系，通过采集待测结构上所有监测路径的基准信号和当前信号，能够获得所有监测路径的损伤信号；通过计算每条监测路径的损伤指数，而后对每条监测路径施加权重分布函数，根据权重分布函数和损伤指数能够对每个像素点在每条监测路径影响下的损伤概率进行准确计算，通过将同一像素点在所有监测路径影响下的损伤概率相互叠加，能够准确计算出每个像素点的成像值，从而改善损伤定位的精度和鲁棒性。

技术领域

本申请属于结构健康监测领域，特别涉及一种基于权重分布修正的导波损伤概率成像方法。

背景技术

在结构健康监测技术中，基于导波的损伤监测技术因导波在结构中能传播较长距离且对裂纹、腐蚀、脱粘和分层等损伤敏感，是目前被认为有效的结构健康监测技术。在该技术方面，有很多损伤监测算法被提出和发展，其中损伤成像算法由于能够直观、清晰地反映出损伤位置，而受到了研究人员的广泛关注。典型的损伤成像算法有延迟累加成像方法、时间反转成像方法、基于模型的稀疏重建成像方法和损伤概率成像方法等。延迟累加成像方法、时间反转成像方法和基于模型的稀疏重建成像方法，都需要精确的导波波速来建立损伤图像。由于精确的波速在复杂结构中很难获得，因而这些方法的可靠性和有效性会受到复杂结构的影响。

由于不需要导波的波速和传播时间，且能够利用稀疏传感器网络对损伤进行成像，损伤概率成像方法受到了研究人员的深入研究。但在此方法中，损伤成像都是基于一种相对不精确的损伤分布概率。在损伤概率成像方法中，对于一个监测路径的损伤分布概率，无论真实损伤位于何处，离监测路径的直达路径越近的成像点，其损伤存在的概率越大，且损伤存在概率总是在监测路径的直达路径上达到最大。这样的损伤分布概率与实际不符，会导致损伤定位的精度降低和鲁棒性差，从而影响损伤概率成像方法在实际工程结构中的应用。

因此，如何保证损伤概率成像的精度和鲁棒性是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于权重分布修正的导波损伤概率成像方法，以解决现有技术中损伤概率成像受不精确的损伤分布概率影响而导致损伤定位的精度低、鲁棒性较差的问题。

本申请的技术方案是：一种基于权重分布修正的导波损伤概率成像方法，包括在待测结构上布置压电传感器网络，形成N条监测路径，并建立坐标系，得到传感器坐标；采集待测结构上所有监测路径的基准信号b_i(t)；采集待测结构上所有监测路径的当前信号c_i(t)；计算每条监测路径的损伤指数DI_i；划分监测区域为若干个均匀分布的像素点，获取各像素点的坐标，计算每条监测路径的权重分布函数W_i，根据权重分布函数W_i和损伤指数DI_i计算出每个像素点在每条监测路径影响下的损伤概率，将同一像素点在所有监测路径影响下的损伤概率相互叠加，得到该像素点的成像值，从而绘制损伤成像图。

优选地，所述损伤指数的具体计算方法为，

其中：tb为积分起始时间，te为积分结束时间，b_i(t)为第i条监测路径的基准信号，c_i(t)为第i条监测路径的当前信号，e_i(t)＝c_i(t)-b_i(t)为第i条监测路径的损伤信号，为信号b_i(t)的希尔伯特变换；为信号e_i(t)的希尔伯特变换。

优选地，所述像素点成像值的计算方法为