本发明专利技术公开了一种基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估方法，方法采用主动应力波探测模式对被测无损结构进行扫频测试，得出结构幅频响应曲线；从结构幅频响应曲线中选取多个波峰频率作为探测信号中心频率；采用时间反演技术结合主动应力波探测模式对结构进行损伤检测，得出不同损伤状态下不同中心频率时间反演聚焦信号的聚焦峰值；以这些不同中心频率聚焦峰值作为自变量，以不同损伤状态下测得的不同中心频率聚焦峰值作为自变量回归样本，以损伤状态作为因变量，进行多元一次线性回归分析，得出损伤状态的回归方程。在测试条件不变的情况下，根据回归方程，上述方法能够由某损伤状态下测得的多个不同中心频率聚焦峰值评估出当前结构损伤状态。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测试测量技术及结构健康监测领域，尤其涉及一种基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估方法。
技术介绍
进入21世纪后，一类基于应力波探测原理的新型结构损伤检测技术以其采用应力波传播的探测优势越来越受研究人员的青睐。应力波传播探测方式既克服了困扰其他一些损伤探测方法许久的复杂媒质穿透问题，而且适合长距离大型结构的在线探测，逐渐发展成为了近年结构健康监测领域的研究热点。主动应力波作为应力波传播探测技术中一种重要的探测模式目前已广泛应用于多各占结构健康状况诊断研究中，并特别适用于杆、管等一类长距离大型特殊结构的检测。目前，研究人员常常采用以主动应力波模式为主的应力波探测技术对结构进行扫频测试，求取结构幅频响应曲线，然后根据幅频响应曲线计算结构频响函数能量谱，对结构频响函数能量谱进行积分可以求取结构频函数能量，由于不同损伤状态下的结构幅频响应存在差异，因此可以以结构频响函数能量表征结构损伤状态。但在利用扫频测试结果求取结构幅频响应曲线时，需要分别将时域上的扫频接收信号和扫频激励信号进行离散傅里叶变换求得幅频特性表达式，并将接收信号幅频特性表达式与激励信号幅频特性表达式相除才能求得结构幅频响应曲线，计算过程复杂，计算量较大。因此，建立一种满足测试测量需求并能有效减小计算量的新型结构损伤评估方法具有重要的研究意义和前瞻性。
技术实现思路
为解决上述中存在的问题与缺陷，本专利技术提供了一种基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估方法。所述技术方案如下：一种基于基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估方法，包括：采用主动应力波探测模式对被测无损结构进行扫频测试，得出结构幅频响应曲线；从结构幅频响应曲线中选取多个波峰频率作为探测信号中心频率；采用时间反演技术结合主动应力波探测模式对结构进行损伤检测，得出不同损伤状态下不同中心频率时间反演聚焦信号的聚焦峰值；以这些不同中心频率聚焦峰值作为自变量，以不同损伤状态下测得的不同中心频率聚焦峰值作为自变量回归样本，以损伤状态作为因变量，进行多元一次线性回归分析，得出损伤状态的回归方程。在测试条件不变的情况下，根据回归方程，上述方法能够利用某损伤状态下测得的多个不同中心频率聚焦峰值评估出当前结构损伤状态。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：通过结合时间反演技术和主动应力波探测模式对结构进行损伤检测，实现损伤区域的聚焦增强检测，实现对长距离大型结构损伤的在线监测；通过多峰值回归方法，实现了对结构损伤状态的评估，减小计算复杂度；附图说明图1是基于时反聚集峰值的结构损伤多峰值回归评估方法流程图；图2是基于时反聚焦峰值的结构损伤检测模型图；图3是高铁承力索损伤检测案例图。图4是检测案例中扫频试验信号分析图。图5是检测案例中不同中心频率聚焦峰值与损伤状态关系图。图6是检测案例中损伤回归量与原始损伤状态关系图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述：参见图1，本实施例提供了一种基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估方法，所述方法包括以下步骤：步骤10采用主动应力波探测模式对被测无损结构进行扫频测试，得出结构幅频响应曲线。主动应力波探测模式表现为采用探测信号激励发射换能器阵列，使之在结构表面激发探测应力波，该应力波在结构内部与材料基体和损伤区域等相互作用后继续传播，到达置于结构另一端表面的用于接收透射应力波的接收换能器阵列，并由该换能器阵列转换为接收信号。采用主动应力波探测模式对被测无损结构进行扫频测试，分别将时域上的扫频接收信号和扫频激励信号进行离散傅里叶变换求得频域表达式，将接收信号频域表达式与激励信号频域表达式相除求得结构幅频响应曲线。步骤20从结构幅频响应曲线中选取多个波峰频率作为探测信号中心频率。从结构幅频响应曲线中选取多个波峰频率，选取依据是应选择频谱响应较高的几个波峰频率作为探测信号中心频率，且这些波峰频率的分布应能涵盖结构幅频响应曲线中响应较高的频带范围；步骤30采用时间反演技术结合主动应力波探测模式对结构进行损伤检测，得出不同损伤状态下不同中心频率时间反演聚焦信号的聚焦峰值。时间反演技术使得探测信号能够对损伤区域实现聚焦增强检测。采用时间反演技术结合主动应力波探测模式对结构进行损伤检测时，探测信号激励发射换能器阵列产生透射应力波，接收换能器阵列将透射应力波转换为接收信号，对接收信号进行时间反演处理后得到时反信号，利用时反信号重新激励接收换能器阵列，使之产生时反应力波，时反应力波经过结构传播重新传播到原始发射换能器阵列处，发射换能器阵将感应到的时反应力波转换为聚焦信号。步骤40以这些不同中心频率聚焦峰值作为自变量，以不同损伤状态下测得的不同中心频率聚焦峰值作为自变量回归样本，以损伤状态作为因变量，进行多元一次线性回归分析，得出损伤状态的回归方程。采用多峰值一次线性回归方法，得出损伤状态的回归方程。在测试条件不变的情况下，根据回归方程，所述方法能够由某损伤状态下测得的多个不同中心频率聚焦峰值评估出当前结构损伤状态，减小计算复杂度。参见图2，为基于时反聚焦峰值的结构损伤检测模型。为了简化分析，不妨忽略换能器阵列单元的时域非线性响应特性。设空间中有发射换能器阵列PZT A，有接收换能器阵列PZT B。采用主动应力波模式进行探测时，假设激励PZT A的探测信号的频域表达式为X(ω)，PZT A至PZT B间的结构频响函数时域表达式为H(ω)，则PZT B的接收信号的时域表达式为：Y(ω)＝X(ω)H(ω) (1)对PZT B的接收信号进行时间反演操作，由于时域上的反演操作相当于频域上的共轭处理，因此可得到时间反演信号Y*(ω)，Y*(ω)＝X*(ω)H*(ω) (2)其中*表示共轭。将该时间反演信号从PZT B发送回PZT A，则PZT A接收到的聚焦信号为YF(ω)＝Y*(ω)H(ω)＝X*(ω)H*(ω)H(ω) (3)将聚焦信号再次进行时间反演，可得YF*(ω)=X(ω)H*(ω)H(ω)=X(ω)|H(ω)|2---(4)]]>其中|H(ω)|2表示结构频响函数能量谱。将聚焦信号的时间反演表达式转回时域，其表达式为YFtr本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估方法，其特征在于，所述方法包括：采用主动应力波探测模式对被测无损结构进行扫频测试，得出结构幅频响应曲线；从结构幅频响应曲线中选取多个波峰频率作为探测信号中心频率；采用时间反演处理并结合主动应力波探测模式对结构进行损伤检测，得出不同损伤状态下不同中心频率时间反演聚焦信号的聚焦峰值；采用多峰值一次线性回归方法，得到损伤状态的回归方程；根据回归方程，由损伤状态下测得的多个不同中心频率聚焦峰值评估当前结构损伤状态。
【技术特征摘要】
1.基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估方法，其特征在于，所
述方法包括：
采用主动应力波探测模式对被测无损结构进行扫频测试，得出结构幅频
响应曲线；
从结构幅频响应曲线中选取多个波峰频率作为探测信号中心频率；
采用时间反演处理并结合主动应力波探测模式对结构进行损伤检测，得
出不同损伤状态下不同中心频率时间反演聚焦信号的聚焦峰值；
采用多峰值一次线性回归方法，得到损伤状态的回归方程；
根据回归方程，由损伤状态下测得的多个不同中心频率聚焦峰值评估当
前结构损伤状态。
2.根据权利要求1所述的基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估
方法，其特征在于，所述主动应力波探测模式为：采用探测信号激励发射换
能器阵列，使之在结构表面激发探测应力波，该应力波在结构内部与材料基
体和损伤区域相互作用后继续传播，到达置于机构另一端表面的用于接收透
射应力波的接收换能器阵列，并由换能器阵列转换为接收信号。
3.根据权利要求1所述的基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估
方法，其特征在于，利用所述扫频测试求取结构的幅频响应曲线时，需要分
别将时域上的扫频接收信号和扫频激励信号进行离散傅里叶变换求得幅频特
性表达式，将接收信号频域表达式与激励信号频域特性表达式相除求得结构
幅频响应曲线。
4.根据权利要求1所述的基于时反聚焦峰值的结构损伤多峰值回归评估
方法，其特征在于，从所述结构幅频响应曲线中选取的多个波峰频率是通过
选择频谱响应...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪晓斌，吴斯栋，倪蕾，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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