[发明专利]一种基于传感器网络的结构覆冰定量化监测方法

摘要

本发明涉及一种基于传感器网络的结构覆冰定量化监测方法，被监测结构上布置压电传感器网络，得到多条激励‑传感路径；在激励‑传感路径的激励端利用激励信号激励出超声导波信号，激励‑传感路径的接收端接收超声导波信号；根据超声导波信号在激励‑传感路径的传播过程中的导波幅值和相位的变化，判断激励‑传感路径上是否覆冰。本发明能方便地对被监测结构的覆冰区域和厚度进行定量化监测，为是否需要除冰等提供先验数据。本发明的方法基于传感器网络技术，操作过程简单，具有较好的实际工程应用价值。本发明在实现过程中无需更改或增加设备和参数，利用现有硬件系统就可以实现。

主权项

1.一种基于传感器网络的结构覆冰定量化监测方法，其特征在于，被监测结构上布置压电传感器网络，得到多条激励‑传感路径；在激励‑传感路径的激励端利用激励信号激励出超声导波信号，激励‑传感路径的接收端接收超声导波信号；根据超声导波信号在激励‑传感路径的传播过程中的导波幅值和相位的变化，判断激励‑传感路径上是否覆冰；步骤如下：1)在被监测结构没有覆冰时，采集被监测结构的待机温度，并在激励‑传感路径的激励端利用激励信号激励出超声导波信号，激励‑传感路径的接收端接收超声导波信号，以接收的超声导波信号为基准信号；2)进行覆冰监测时，采集被监测结构的当前工作温度，并在激励‑传感路径的激励端利用与步骤1)相同的激励信号激励出超声导波信号，激励‑传感路径的接收端接收超声导波信号，以接收的超声导波信号为当前信号；3)选择待机温度等于当前工作温度的情况下的基准信号，与当前信号进行比较，根据超声导波信号差异确定每一条激励‑传感路径的覆冰因子GI，具体为：其中，b(ω)和m(ω)为基准信号和当前信号中首个到达波包进行离散傅里叶变换后的频谱，ω₀和ω₁表示频谱的上限、下限；4)计算不同路径之间的交点坐标(X₀，Y₀)，与通过该点的所有路径的覆冰因子的平均值Z₀，获得表征被监测结构的表面冰层情况的数据点(X₀，Y₀，Z₀)；5)利用步骤4)中所得的数据点(X₀，Y₀，Z₀)进行散点插值计算，得到被监测结构上所有点覆冰的概率，并进行覆冰成像。