一种金属板结构损伤评价系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种金属板结构损伤评价系统和方法，将金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价，该系统包括：多个传感器，设置在待测区域的边界上，并预先设定多个传感器之间的信号传输路径；特征提取模块，对用于监测的波信号进行抽样处理得到抽样监测信号并计算损伤因子；损伤计算模块，根据损伤因子和待测像素网格对信号传输路径的贡献率计算待测像素网格的网格像素值；损伤评价模块，根据待测像素网格的网格像素值对待测像素网格的结构损伤进行评价。通过本发明专利技术提供的技术方案，能够非接触定量评估待测区域的腐蚀损伤面积，具有准确性高、分析速度快、无接触监测等特点。无接触监测等特点。无接触监测等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种金属板结构损伤评价系统和方法


[0001]本专利技术涉及金属板结构健康监测
，具体涉及一种金属板结构损伤评价系统和方法。

技术介绍

[0002]结构健康监测技术综合运用了传感器技术、信号处理和分析技术、腐蚀损伤理论和概率统计理论等，是一种对结构的实际情况进行实时监测的技术，能够为大型关键结构的安全性、可靠性和耐久性提供重要参考。作为航空复杂关键结构最为普遍的失效机理，腐蚀损伤失效对结构的耐久性有很大影响，所以腐蚀损伤定位、定量和定性的诊断和预测成为结构健康监测的重要部分。在金属(例如，铝合金)损伤监测领域，已有线性极化法、光学传感器技术、声发射技术、智能涂层技术等，但存在难以实时监测、精确定位、定量以及虚警率高等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种金属板结构损伤评价系统和方法，用以解决对损伤实现实时、定位和定量监测的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种金属板结构损伤评价系统，将所述金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价，该系统包括：多个传感器，设置在所述待测区域的边界上，用于发射和接收用于监测的波信号，并预先设定所述多个传感器之间的信号传输路径；特征提取模块，对所接收的用于监测的波信号进行抽样处理，得到抽样监测信号，并根据所述抽样监测信号和预先已知的抽样健康信号计算得到损伤因子；损伤计算模块，根据所述损伤因子和待测像素网格对所述信号传输路径的贡献率计算得到所述待测像素网格的网格像素值；以及损伤评价模块，根据所述待测像素网格的网格像素值对所述待测像素网格的结构损伤进行评价。
[0005]优选地，所述特征提取模块计算所述损伤因子包括：针对每一条信号传输路径分别对抽样监测信号以与所述抽样健康信号相同的抽样频率进行抽样处理；以及根据每一条信号传输路径的抽样监测信号和所述抽样健康信号的协方差和标准差，分别计算每一条信号传输路径的损伤因子。
[0006]优选地，所述损伤计算模块计算所述网格像素值包括：根据每一条信号传输路径的损伤因子和待测像素网格对每一条信号传输路径的贡献率，通过代数迭代算法计算所述待测像素网格的网格像素值。
[0007]优选地，该系统还包括：均质化处理模块，在计算得到所有像素网格的网格像素值之后，针对每一个像素网格分别进行均质化处理，得到每一个像素网格均质化后的网格像素值；其中，所述损伤评价模块根据每一个像素网格均质化后的网格像素值分别对每一个像素网格的结构损伤进行评价。
[0008]优选地，所述损伤评价模块还用于：在所述待测像素网格的所述网格像素值大于
预先设定的损伤阈值的情况下，评价所述待测像素网格为损伤，否则，评价所述待测像素网格为健康。
[0009]相应地，本专利技术还提供了一种金属板结构损伤评价方法，将所述金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价，在所述待测区域的边界上设置多个传感器以用于发射和接收用于监测的波信号，并预先设定所述多个传感器之间的信号传输路径，该方法包括：对所接收的用于监测的波信号进行抽样处理，得到抽样监测信号；根据所述抽样监测信号和预先已知的抽样健康信号计算得到损伤因子；根据所述损伤因子和待测像素网格对所述信号传输路径的贡献率计算得到所述待测像素网格的网格像素值；以及根据所述待测像素网格的网格像素值对所述待测像素网格的结构损伤进行评价。
[0010]优选地，计算所述损伤因子包括：针对每一条信号传输路径分别对抽样监测信号以与所述抽样健康信号相同的抽样频率进行抽样处理；以及根据每一条信号传输路径的抽样监测信号和所述抽样健康信号的协方差和标准差，分别计算每一条信号传输路径的损伤因子。
[0011]优选地，计算所述网格像素值包括：根据每一条信号传输路径的损伤因子和待测像素网格对每一条信号传输路径的贡献率，通过代数迭代算法计算所述待测像素网格的网格像素值。
[0012]优选地，该方法还包括：在计算得到所有像素网格的网格像素值之后，针对每一个像素网格分别进行均质化处理，得到每一个像素网格均质化后的网格像素值；以及根据每一个像素网格均质化后的网格像素值分别对每一个像素网格的结构损伤进行评价。
[0013]优选地，根据所述待测像素网格的网格像素值对所述待测像素网格的结构损伤进行评价包括：在所述待测像素网格的所述网格像素值大于预先设定的损伤阈值的情况下，评价所述待测像素网格为损伤，否则，评价所述待测像素网格为健康。
[0014]本专利技术通过对多个传感器在预定信号传输路径传输的波信号的处理和监测，对待测区域的结构损伤进行评价，实现了基于损伤监测信号计算腐蚀损伤预测图像的效果，能够非接触定量评估待测区域的腐蚀损伤面积，具有准确性高、分析速度快、无接触监测等特点。
附图说明
[0015]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0016]图1是本专利技术提供的金属板结构损伤评价系统的框图；
[0017]图2是本专利技术提供的多个传感器的布局示意图；以及
[0018]图3是本专利技术提供的金属板结构损伤评价方法的流程图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。
[0020]图1是本专利技术提供的金属板结构损伤评价系统的框图，如图1所示，该系统包括传感器组10(包括多个传感器)、特征提取模块20、损伤计算模块30、损伤评价模块40，其中，为了使图1的展示更加容易理解，将多个传感器通过传感器组10来表示，应当说明的是，这仅仅是示意，而并不是用于限制本专利技术。在本专利技术中，将金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价。
[0021]本专利技术的目的是对金属板，特别是铝合金板进行健康监测，在具体的技术方案中，本专利技术将金属板的待测区域划分为多个像素网格，因而，金属板中的待测区域包括多个待测像素网格，待测区域可以是整个金属板，也可以是金属板的一部分。更具体地，本专利技术可以对含孔的铝合金板的孔结构腐蚀损伤(即健康状况)进行监测。
[0022]多个传感器设置在金属板的待测区域的边界上，用于发射和接收用于监测的波信号，并预先设定所述多个传感器之间的信号传输路径。其中，发射的波信号称为激励信号，接收的波信号称为接收信号，一般来说，发射波信号的传感器称为激励传感器，接收波信号的传感器称为接收传感器，也就是说，激励传感器发射激励信号，接收传感器接收接收信号。其中，波信号例如可以是Lamb波。
[0023]图2是本专利技术提供的多个传感器的布局示意图，图2中以16个传感器为例，示意了多个传感器的一种布局，如图2所示，多个传感器包括传感器101、传感器102、传感器103、传感器104、传感器105、传感器106、传感器1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属板结构损伤评价系统，其特征在于，将所述金属板的待测区域预先划分为多个像素网格并针对每一个像素网格进行结构损伤评价，该系统包括：多个传感器，设置在所述待测区域的边界上，用于发射和接收用于监测的波信号，并预先设定所述多个传感器之间的信号传输路径；特征提取模块，对所接收的用于监测的波信号进行抽样处理，得到抽样监测信号，并根据所述抽样监测信号和预先已知的抽样健康信号计算得到损伤因子；损伤计算模块，根据所述损伤因子和待测像素网格对所述信号传输路径的贡献率计算得到所述待测像素网格的网格像素值；以及损伤评价模块，根据所述待测像素网格的网格像素值对所述待测像素网格的结构损伤进行评价。2.根据权利要求1所述的金属板结构损伤评价系统，其特征在于，所述特征提取模块计算所述损伤因子包括：针对每一条信号传输路径分别对抽样监测信号以与所述抽样健康信号相同的抽样频率进行抽样处理；以及根据每一条信号传输路径的抽样监测信号和所述抽样健康信号的协方差和标准差，分别计算每一条信号传输路径的损伤因子。3.根据权利要求2所述的金属板结构损伤评价系统，其特征在于，所述损伤计算模块计算所述网格像素值包括：根据每一条信号传输路径的损伤因子和待测像素网格对每一条信号传输路径的贡献率，通过代数迭代算法计算所述待测像素网格的网格像素值。4.根据权利要求3所述的金属板结构损伤评价系统，其特征在于，该系统还包括：均质化处理模块，在计算得到所有像素网格的网格像素值之后，针对每一个像素网格分别进行均质化处理，得到每一个像素网格均质化后的网格像素值；其中，所述损伤评价模块根据每一个像素网格均质化后的网格像素值分别对每一个像素网格的结构损伤进行评价。5.根据权利要求1或4所述的金属板结构损伤评价系统，其特征在于，所述损伤评价模块还用于：在所述待测像素网格的所述网格像素值大于预先设定的损伤阈值的情况下，评价所述待测像素网格为损伤，否则，评价所述待测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫方，冉允萌，徐多，王翔宇，窦照峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：