[发明专利]复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统

说明书

本发明提供一种复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统。该方法包括：从布置在被测复合材料结构中的整个压电传感器网络中选择用于进行撞击监测的压电传感器；利用所选择压电传感器采集撞击响应信号，进行撞击监测，得到撞击事件参数；根据撞击事件参数确定损伤监测区域；从整个压电传感器网络中选择用于对损伤监测区域进行损伤监测的压电传感器，并确定相应的扫查策略；按照扫查策略，利用进行损伤监测的压电传感器向损伤监测区域激发Lamb波监测信号，并采集对应的Lamb波传感信号，进行损伤监测，得到损伤监测区域的损伤监测结果，并根据该监测结果更新整个被测复合材料结构的健康状态，提高了损伤监测效率，并保证了损伤监测的准确性。

技术领域

本发明实施例涉及结构健康监测技术领域，尤其涉及一种复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统。

背景技术

复合材料具有比强度和比模量高、疲劳寿命长、耐高温和腐蚀以及材料具有可设计性等优点，所以在航空结构中得到日益广泛的应用。美国军机中复合材料的比重从F-15E的2％提高到F-35/CV舰载型的35.2％。欧洲台风战机的复合材料用量为40％。对于商用飞机，美国波音公司B777的复合材料用量为11％，而B787的复合材料则达到整个飞机结构重量的50％。欧洲空客公司A320的复合材料用量仅占10％，A380增大到23％，而最新的A350XW则提升为52％。而且，飞机中的许多复合材料结构面积较大，如台风战机的复合材料机翼、B787中的复合材料机身、A380中的复合材料中央翼盒等。

复合材料结构虽然具有优异的材料结构特性，然而在服役中也可能会发生损伤。除了服役环境、结构老化和整体化制造时的操作不当等，外部撞击也是导致复合材料结构损伤的主要原因之一。

目前，常采用基于压电传感器和Lamb波的损伤监测方法对复合材料结构进行大面积损伤监测。由于监测面积大，需要布置数目较多的压电传感器组成大型传感器网络。在实际损伤监测中，一般要求对整个大型传感器网络进行扫查，并对扫查得到的大量Lamb波传感信号进行分析处理，使得损伤监测的任务量很大，执行效率低。如何实现大面积复合材料结构的快速损伤监测仍是一个亟待解决的实际工程问题。

发明内容

本发明实施例提供一种复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统，以实现对被测复合材料结构的快速损伤监测，提高损伤监测效率，并兼顾损伤监测的准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种复合材料结构的损伤监测方法，包括：

从布置在被测复合材料结构中的整个压电传感器网络中选择用于对所述被测复合材料结构进行撞击监测的压电传感器；

当所述被测复合材料结构发生撞击事件时，利用信号采集器通过所选择的用于撞击监测的压电传感器同步采集撞击响应信号；根据所述撞击响应信号进行撞击监测，得到撞击事件参数；

根据所述撞击事件参数确定损伤监测区域；从所述整个压电传感器网络中选择用于对所述损伤监测区域进行损伤监测的压电传感器，并确定相应的扫查策略；

按照所述扫查策略，利用信号发生与采集器通过所述用于对所述损伤监测区域进行损伤监测的压电传感器向所述损伤监测区域激发Lamb波监测信号，并利用所述信号发生与采集器通过所述用于对所述损伤监测区域进行损伤监测的压电传感器采集对应的Lamb波传感信号；根据所述Lamb波传感信号进行损伤监测，得到所述损伤监测区域的损伤监测结果，并根据该监测结果更新所述被测复合材料结构的健康状态。

第二方面，本发明实施例提供了一种复合材料结构的损伤监测装置，包括：

撞击监测配置模块，用于从布置在被测复合材料结构中的整个压电传感器网络中选择用于对所述被测复合材料结构进行撞击监测的压电传感器；