一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于频率波数估计的损伤定位与重构的方法及系统。该方法包括：首先获取待测对象的Lamb波波场图，并依据所述Lamb波波场图，获取待测对象的Lamb波波数分布图，对所述波数分布图进行分析，获取异常波数分布图和正常波数分布图，进而确定待测对象的损伤位置，同时根据所述正常波数分布图，确定正常波数频厚积的关系，又根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，重构待测对象的损伤位置部分，确定所述待测对象损伤位置的厚度信息。与现有技术相比，该方法及系统不仅可以检测实际正在使用的结构损伤的位置，同时还检测出发生损伤的部分的厚度信息。

Method and system for damage location and reconstruction based on frequency wavenumber estimation

The present invention provides a method and system for damage location and reconstruction based on frequency wavenumber estimation. The method includes: first, get the object to be tested Lamb wave field map, and on the basis of the Lamb wave field map, get the object to be tested Lamb wave number distribution, the wave number distribution map is analyzed, obtaining abnormal wavenumber distribution and normal wavenumber distribution map, and then determine the damage location of the object to be tested. At the same time according to the number of normal distribution, to determine the relationship between the normal wavenumber frequency thickness products, and according to the abnormal distribution of wave number and the wave number of normal frequency thickness products, damage location reconstruction of the object to be tested, to determine the object to be measured the thickness of the damage location information. Compared with the prior art, the method and the system can not only detect the position of the actual structural damage, but also detect the thickness information of the damaged part.

【技术实现步骤摘要】
一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法及系统
本专利技术涉及损伤定位与重构
，特别是涉及一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法及系统。
技术介绍
随着工程结构对安全和可靠性的要求日益增高，对材料结构进行定期、有效的无损检测与评估成为结构制造和维护过程中必不可少的环节。在传统的超声检测技术中，如：水浸式超声检测系统，通常利用压电材料制成的超声换能器激励超声波，并通过声耦合介质如水、油等将波传入结构当中，该方法能够用于结构制造、焊接等过程中的损伤检测，但是，鉴于扫描过程中对声耦合介质的需求以及探头与结构间距离的要求，该方法不能用于实际正在使用的结构。为了解决上述技术问题，专利技术了具有非接触、对被测构件的尺寸和形状没有特殊要求，能够实现对复杂表面的结构进行检测等特点的激光超声检测技术，其技术通常利用激光脉冲对构件表面进行激励，在构件中激发出超声导波，同时通过传感器对超声导波进行接收，提取结构中的特征参数，定性判断构件中是否存在缺陷，从而实现对构件进行无损检测。但是，现有的激光超声检测方法虽然能够检测出损伤位置，却无法检测出损伤在厚度方向上的变化参数，从而无法对损伤程度进行评估，如在金属腐蚀的检测时，只能定位腐蚀位置，而无法判断腐蚀程度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法及系统，它可以克服现有技术上述的不足，不仅实现损伤定位，同时还检测出发生损伤的部分的厚度信息。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法，该方法包括：获取待测对象的Lamb波波场图；根据所述Lamb波波场图，获取待测对象的Lamb波波数分布图；根据所述波数分布图，获取异常波数分布图和正常波数分布图；根据所述异常波数分布图，确定待测对象损伤位置；根据所述正常波数分布图，确定正常波数频厚积的关系；根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，重构待测对象的损伤位置部分；根据所述重构的待测对象的损伤位置部分，确定所述待测对象损伤位置的厚度信息。可选的，所述获取待测对象的Lamb波波场图，具体包括：根据待测对象的尺寸，确定扫描范围、扫描点间隔以及采集频率；根据所述确定的扫描范围、扫描点间隔以及采集频率，扫描待测对象；采集所述待测对象的各扫描点处的波信号；根据所述采集的波信号，获取Lamb波波场图。可选的，所述获取待测对象的Lamb波波数分布图，具体包括：选取任一频率，对所述获取的Lamb波波场图进行三维短空间傅里叶变换，获取Lamb波波数分布图。可选的，所述确定正常波数频厚积的关系，具体包括：提取所述正常波数分布图下不同频率波数信息；根据所述获取的不同频率下的波数信息，利用最小二乘法拟合出Lamb波频散曲线；根据所述Lamb波频散曲线，确定正常波数频厚积的关系。可选的，所述重构待测对象的损伤位置部分，具体包括：根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，利用最优化算法，重构待测对象的损伤位置部分。本专利技术还提供一种基于频率波数估计的损伤定位与重构系统，该方系统包括：波场图获取模块，用于获取待测对象的Lamb波波场图；分布图获取模块，用于根据所述Lamb波波场图，获取待测对象的Lamb波波数分布图；异常波数分布图和正常波数分布图获取模块，用于根据所述波数分布图，获取异常波数分布图和正常波数分布图；位置确定模块，用于根据所述异常波数分布图，确定待测对象损伤位置；关系确定模块，用于根据所述正常波数分布图，确定正常波数频厚积的关系；重构模块，用于根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，重构待测对象的损伤位置部分；厚度确定模块，用于根据所述重构的待测对象的损伤位置部分，确定所述待测对象损伤位置的厚度信息。可选的，所述波场图获取模块，具体包括：确定子模块，用于根据待测对象的尺寸，确定扫描范围、扫描点间隔以及采集频率；扫描子模块，用于根据所述确定的扫描范围、扫描点间隔以及采集频率，扫描待测对象；采集子模块，用于采集所述待测对象的各扫描点处的波信号；波场图获取子模块，用于根据所述采集的波信号，获取Lamb波波场图。可选的，所述分布图获取模块，具体包括：分布图获取子模块，用于选取任一频率，对所述获取的Lamb波波场图进行三维短空间傅里叶变换，获取Lamb波波数分布图。可选的，所述关系确定模块，具体包括：提取子模块，用于提取所述正常波数分布图下不同频率波数信息；拟合子模块，用于根据所述获取的不同频率下的波数信息，利用最小二乘法拟合出Lamb波频散曲线；关系确定子模块，根据所述Lamb波频散曲线，确定正常波数频厚积的关系。可选的，其特征于，所述重构模块，具体包括：重构子模块，重构子模块，用于根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，利用最优化算法，重构待测对象的损伤位置部分。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法及系统，首先获取待测对象的Lamb波波场图，并依据所述Lamb波波场图，获取待测对象的Lamb波波数分布图，对所述波数分布图进行分析，获取异常波数分布图和正常波数分布图，进而确定待测对象损伤位置；同时根据所述正常波数分布图，确定正常波数频厚积的关系，从而解决了理论求解波数需要已知材料参数的缺点，提高了波数计算的效率，又根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，重构损伤位置部分的待测对象，进而确定所述待测对象损伤位置的厚度信息。与现有技术相比，该方法及系统不仅实现了实际正在使用的结构损伤的位置，同时还检测出发生损伤的部分的厚度信息，且该方法及系统实验稳定性好，无需预知材料属性，为航空航天复杂结构的损伤检测与评估提供了新方法及系统。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中的基于频率波数估计损伤定位与重构方法流程图；图2为本专利技术实施例中的基于频率波数估计损伤定位与重构系统结构图；图3为本专利技术实施例中的基于频率波数估计损伤厚度检测流程图；图4为本专利技术实施例中的激光超声成像系统示意图；图5为本专利技术实施例中的损伤厚度检测遗传算法运算流程图；图6为本专利技术实施例中的损伤厚度检测结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一参见图1所示，图1为本专利技术实施例中的基于频率波数估计损伤定位与重构方法流程图，包括：步骤101：获取待测对象的Lamb波波场图，所述采集的波场信号是宽频信号。所述获取待测对象的Lamb波波场图，具体包括：根据待测对象的尺寸，确定扫描范围、扫描点间隔以及采集频率；根据所述确定的扫描范围、扫描点间隔以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法，其特征在于，所述方法包括：获取待测对象的Lamb波波场图；根据所述Lamb波波场图，获取待测对象的Lamb波波数分布图；根据所述波数分布图，获取异常波数分布图和正常波数分布图；根据所述异常波数分布图，确定待测对象损伤位置；根据所述正常波数分布图，确定正常波数频厚积的关系；根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，重构待测对象的损伤位置部分；根据所述重构的待测对象的损伤位置部分，确定所述待测对象损伤位置的厚度信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于频率波数估计的损伤定位与重构方法，其特征在于，所述方法包括：获取待测对象的Lamb波波场图；根据所述Lamb波波场图，获取待测对象的Lamb波波数分布图；根据所述波数分布图，获取异常波数分布图和正常波数分布图；根据所述异常波数分布图，确定待测对象损伤位置；根据所述正常波数分布图，确定正常波数频厚积的关系；根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，重构待测对象的损伤位置部分；根据所述重构的待测对象的损伤位置部分，确定所述待测对象损伤位置的厚度信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待测对象的Lamb波波场图，具体包括：根据待测对象的尺寸，确定扫描范围、扫描点间隔以及采集频率；根据所述确定的扫描范围、扫描点间隔以及采集频率，扫描待测对象；采集所述待测对象的各扫描点处的波信号；根据所述采集的波信号，获取Lamb波波场图。3.根据权利要求1所述的方法，其特征于，所述获取待测对象的Lamb波波数分布图，具体包括：选取任一频率，对所述获取的Lamb波波场图进行三维短空间傅里叶变换，获取Lamb波波数分布图。4.根据权利要求1所述的方法，其特征于，所述确定正常波数频厚积的关系，具体包括：提取所述正常波数分布图下不同频率波数信息；根据所述获取的不同频率下的波数信息，利用最小二乘法拟合出Lamb波频散曲线；根据所述Lamb波频散曲线，确定正常波数频厚积的关系。5.根据权利要求1所述的方法，其特征于，所述重构待测对象的损伤位置部分，具体包括：根据所述异常波数分布图和所述正常波数频厚积的关系，利用最优化算法，重构待测对象的损伤位置部分。6.一种基于频率波数估计的损伤定位与重构系统，其特征在于，所述系统包括：波场图获取模块，用于获取待测对象的Lamb波波场图...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘进浩，张超，季宏丽，王湛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32