[发明专利]一种针对电阻性薄膜传感器的实时裂纹损伤识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种裂纹损伤识别方法，具体涉及一种针对电阻性薄膜传感器的实时裂纹损伤识别方法，属于结构探伤技术领域。

背景技术

电阻性薄膜传感器是一种应用现代表面技术实现与结构一体化集成的功能梯度材料，具有优良的随附损伤特性。因此，可利用该特性综合应变监测原理和电位监测原理对结构疲劳裂纹损伤实施监测。

中国专利《一种微米传感元及其制备方法和应用》(专利号：ZL200910248773.0，公开日：2011.06.29)提出了一种电阻性薄膜传感器—微米传感元的简单设计概念及其制备方法，并验证了微米传感元与金属结构基体形成结构功能一体化的可行性，但是，该专利未提出相应的实时裂纹损伤识别方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种算法简单、滞后时间短、能够极大地降低裂纹损伤识别的难度、针对电阻性薄膜传感器的实时裂纹损伤识别方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种针对电阻性薄膜传感器的实时裂纹损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、确定探索起始点：

从监测数据点序列中选定第i个监测数据点作为探索起始点，探索起始点及其后面的监测数据点构成探索点序列；

(2)、构造滑动窗口：

以探索起始点为中心，选取探索起始点前的j个监测数据点和探索起始点后的j个监测数据点构成滑动窗口，滑动窗口内子数据序列为{data(i-j),...,data(i-1),data(i),data(i+1),...,data(i+j)}，其中，j<i；

(3)计算探索起始点前后曲线的斜率：

对于滑动窗口中探索起始点及其之前的j个检测数据点对应的子数据序列{data(i-j),...,data(i-1),data(i)}，计算得到前述子数据序列的回归系数k_f(i)；

对于滑动窗口中探索起始点及其之后的j个检测数据点对应的子数据序列{data(i),data(i+1),...,data(i+j)}，计算得到前述子数据序列的回归系数k_b(i)；

(4)、寻找曲线斜率增量取得局部最大值的探索点：

首先计算探索起始点前后曲线斜率增量△k(i)＝k_f(i)-k_b(i)，然后计算与探索起始点相邻的两个监测数据点前后曲线斜率增量△k(i-1)和△k(i+1)，若△k(i)>△k(i-1)且△k(i)>△k(i+1)，则认为在第i监测数据点处取得曲线斜率增量的局部最大值；否则，滑动窗口，并用同样的方法进行计算，直至取得曲线斜率增量的局部最大值；

假设在第m个监测数据点处取得曲线斜率增量的局部最大值，对应的监测数据记为data(m)；

(5)、判定斜率突变点：

如果k_b(m)>0，并且data(m+1)-data(m)>data(m)-data(m-1)，并且△k(m)>a，a为系统阈值，则判定第m个监测数据点为斜率突变点；否则，返回步骤(4)继续寻找曲线斜率增量取得局部最大值的探索点，进而执行步骤(5)判定其是否为斜率突变点；

(6)、寻找裂纹危险点：

假设第n个监测数据点为裂纹危险点，若data(n)>b,b为系统阈值，则确定第n个监测数据点为裂纹危险点；否则，滑动窗口，直至寻找到裂纹危险点。

前述的针对电阻性薄膜传感器的实时裂纹损伤识别方法，其特征在于，在步骤(3)中，

计算得到回归系数k_f(i)的过程为：对子数据序列{data(i-j),...,data(i-1),data(i)}作一元线性回归，采用最小二乘法拟合得到回归系数k_f(i)；

计算得到回归系数k_b(i)的过程为：对子数据序列{data(i),data(i+1),...,data(i+j)}作一元线性回归，采用最小二乘法拟合得到回归系数k_b(i)。

本发明的有益之处在于：

1、本发明的方法将裂纹损伤定量识别转化为单监测通道内裂纹起始点和裂纹危险点识别，极大地降低了裂纹损伤识别的难度；

2、本发明的方法可以准确判定裂纹起始点和裂纹危险点，从而确定结构裂纹损伤状况，如裂纹损伤的位置和损伤程度等；