一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于航空航天相关技术领域，其公开了一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法，系统包括：空气压缩机，用于向浮空器囊体充气；压力表，用于检测浮空器囊体内的压力；音频激振器，用于产生预设频率和强度的音频信号以刺激所述浮空器囊体振动；应变片阵列，所述应变片阵列粘贴于浮空器囊体表面，用于采集所述浮空器囊体在振动状态下的应力波信号；应变仪，用于分别采集所述应变片阵列对应的多个应力波信号；计算机终端，用于基于所述缺陷诊断模型对每一应力波信号进行分析获取对应应变片处的缺陷状况。本申请可以利用应变片采集应力波信号实现对囊体缺陷的诊断及定位，无损、高效。高效。高效。

【技术实现步骤摘要】
一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法


[0001]本专利技术属于航空航天相关
，更具体地，涉及一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着我国航空航天技术的发展，浮空器因其能耗低、噪声小、驻空时间长等优点而受到广泛关注，并在军事监测、地形勘探、工程施工等领域开展了应用，并取得良好效果。
[0003]浮空器在工作时需要依靠一个巨大的气囊来产生浮力升空，因此，囊体的气密性能及漏点缺陷将直接影响浮空器的续航能力及安全运行，缺陷和漏洞的产生主要来源于两个方面：一是生产过程中囊体材料本身存在一些瑕疵或热合工序的质量不合格，二是使用过程中囊体在反复折叠、运输过程中产生磨损。为了保证浮空器的运行安全，目前对浮空器的微小漏点检测是浮空器出厂执行任务之前的必要步骤，但当前对浮空器囊体的检测还主要是通过人工观测结合涂肥皂水的方式进行，也有一些采用光学成像和图像分析技术进行检测。但以上方案都存在检测工作量大，检测结果粗糙等缺点，难以推广使用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法，可以利用应变片采集应力波信号实现对囊体的缺陷位置进行定位，无损、高效。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统，所述系统包括：空气压缩机，用于向浮空器囊体充气；压力表，用于检测浮空器囊体内的压力；音频激振器，用于产生预设频率和强度的音频信号以刺激所述浮空器囊体振动；应变片阵列，所述应变片阵列粘贴于浮空器囊体表面，用于采集所述浮空器囊体在振动状态下的应力波信号；应变仪，用于分别采集所述应变片阵列对应的多个应力波信号；计算机终端，用于基于所述缺陷诊断模型对每一应力波信号进行分析获取对应应变片处的缺陷状况。
[0006]优选地，所述应变片阵列包括多个应变片，所述多个应变片在危险区域呈井字形布置。
[0007]优选地，所述缺陷诊断模型包括VDM信号分解模块与GenSVM分类模块。
[0008]优选地，所述系统还包括功放设备，用于将所述音频信号放大并朝指定方向输出。
[0009]优选地，所述系统还包括桁架和吊索，用于将所述浮空器囊体吊起。
[0010]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种上述的浮空器囊体漏点缺陷检测系统的检测方法，所述方法包括：S1：将所述浮空器囊体充气至预设压力值并保持不变；S2：在所述浮空器囊体的危险区域设置应变片，采用应变仪采集应变片对应的应力波信号；S3：将所述应力波信号输入所述缺陷诊断模型获得对应的缺陷状况。
[0011]优选地，所述缺陷诊断模型由如下步骤得到：S31：将每一应变片采集的应力波信
号采用VDM算法进行分解得到多个单分量信号；S32：提取每个单分量信号的时频谱能量特征，并将其映射至GenSVM的特征空间，获得GenSVM模型；S33：构建GenSVM中的损失函数；S34：以损失函数最优为目标对所述GenSVM模型中的参数进行优化得到优化完成的GenSVM模型。
[0012]优选地，步骤S31中，具体为通过优化目标函数F实现所述应力波信号的分解，得到单分量信号u
k
(t)，其中：
[0013][0014]u
k
(t)＝A
k
(t)cos(φ
k
(t))，k＝1，2，...，K
[0015]其中，u
k
为第k个单分量信号，w
k
为该单分量信号的中心频率，k为第k个单分量信号的序号，K为预先设置的需要分解成的单分量信号的数量，u
k
(t)为第k个单分量信号在t时刻的取值，A
k
(t)为信号的瞬时幅值，φ
k
(t)为信号的相位，δ(t)为单位脉冲函数，为对时间t求偏导，j为虚数。
[0016]优选地，步骤S32中所述提取每个单分量信号的时频谱能量特征具体为：
[0017]将每个单分量信号进行Hilbert变换，得到对应的Hilbert谱H
k
(ω，t)：
[0018][0019]所述单分量信号的能量谱E
i
为：
[0020][0021]其中，RP为实数，I为希尔伯特分解所划分的局部时间段数量，i表示第i个时间段，j为虚数，A
i
(t)为幅值函数，表示t时刻的幅值，ω
i
(t)为瞬时频率函数，表示t时刻的瞬时频率，ω1和ω2为瞬时频率函数可取的最小和最大值，T为时间。
[0022]优选地，所述损失函数为：
[0023][0024]其中，n为样本总数量，l为第l类缺陷，L为样本缺陷类别总数，G
l
＝{i：y
i
＝l}为属于第l类缺陷状况的样本集合，m为集合|G
l
|中的第m个样本的序号，ρ
l
＝n/(|G
l
|L)，λtrWW为防止模型过拟合的惩罚项，h为Huber损失函数，p为Huber损失函数的参数，为分类误差，W为待优化转换矩阵，t为待优化常数偏差项，u
z
和u
q
为边界z和q的顶点，为x
i
的转置，x
i
∈[E1，E2，...，E
k
][0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的浮空器囊体漏点缺陷检测系统及方法具有如下有益效果：
[0026]1.通过音频刺激囊体振动的方式来获取应力波信号，通过对应力波信号进行处理来获取缺陷位置，操作简单，定位精准，极大的提高了检测效率；
[0027]2.缺陷诊断模型包括VDM信号分解模块与GenSVM分类模块，通过VDM信号分解模块将应力波信号进行分解后映射至GenSVM分类模块，避免了应力波信号直接输入GenSVM分类模块的误差，提高了检测精度。
[0028]3.构建了基于分类误差的损失函数，可以获得在分类误差最小状态下的GenSVM分类模型，进一步提升了分类的准确性。
附图说明
[0029]图1是本实施例浮空器囊体漏点缺陷检测系统的结构示意图；
[0030]图2是本实施例浮空器囊体漏点缺陷检测系统的检测流程图；
[0031]图3是本实施例缺陷诊断模型的构建示意图。
[0032]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0033]1‑
桁架；2
‑
浮空器囊体；3
‑
吊索；4
‑
应变仪；5
‑
应变片阵列；6
‑
应变片连接线；7
‑
计算机终端；8
‑
音频激振器；9
‑
音频连接线；10
‑
功放设备；11
‑
数据传输线；1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浮空器囊体漏点缺陷检测系统，其特征在于，所述系统包括：空气压缩机(13)，用于向浮空器囊体充气；压力表(14)，用于检测浮空器囊体内的压力；音频激振器(8)，用于产生预设频率和强度的音频信号以刺激所述浮空器囊体振动；应变片阵列(5)，所述应变片阵列(5)粘贴于浮空器囊体表面，用于采集所述浮空器囊体在振动状态下的应力波信号；应变仪(4)，用于分别采集所述应变片阵列(5)对应的多个应力波信号；计算机终端(7)，用于基于缺陷诊断模型对每一应力波信号进行分析获取对应应变片处的缺陷状况。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应变片阵列(5)包括多个应变片，所述多个应变片在危险区域呈井字形布置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缺陷诊断模型包括VDM信号分解模块与GenSVM分类模块。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括功放设备(10)，用于将所述音频信号放大并朝指定方向输出。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统还包括桁架(1)和吊索(3)，用于将所述浮空器囊体吊起。6.一种权利要求1～5任意一项所述的浮空器囊体漏点缺陷检测系统的检测方法，其特征在于，所述方法包括：S1：将所述浮空器囊体充气至预设压力值并保持不变；S2：在所述浮空器囊体的危险区域设置应变片，采用应变仪采集应变片对应的应力波信号；S3：将所述应力波信号输入所述缺陷诊断模型获得对应的缺陷状况。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述缺陷诊断模型由如下步骤得到：S31：将每一应变片采集的应力波信号采用VDM算法进行分解得到多个单分量信号；S32：提取每个单分量信号的时频谱能量特征，并将其映射至GenSVM的特征空间，获得GenSVM模型；S33：构建GenSVM中的损失函数；S34：以损失函数最优为目标对所述GenSVM模型中的参数进行优化得到优化完成的GenSVM模型。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S31中，具体为通过优化目标函数F实现所述应力波信号的分解，得到单分量信号u
k
，其中：u
k
(t)＝A
k
(t)cos(φ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海平，陈志鹏，石海彬，冯世元，张政，范良志，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：