[发明专利]一种复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统

说明书

本发明公开一种复合材料结构的损伤监测方法，包括：获得传感信号，并对获得的传感信号进行模数转换，得到声发射波形信号；对所述声发射波形信号进行预处理，得到预处理后的数据矩阵；对所述预处理后的数据矩阵进行稀疏盲源分离，得到分离后的信号；对所述分离后的信号进行小波消噪处理，得到消噪后的分离信号。本发明还公开了一种复合材料结构的损伤监测装置和系统。

技术领域

本发明涉及结构损伤监测技术领域，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

复合材料是由两种或两种以上的不同性能、不同形态的组分材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保留了原组分材料的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能。伴随着科学技术的进步，复合材料在各个技术领域的应用也越来越广泛，如航空航天技术领域。复合材料的优点不言而喻，但复合材料在加工和使用过程中不可避免的会产生损伤，因而有必要对复合材料结构进行实时的结构健康监测(SHM，Structural HealthMonitoring)。

声发射(AE，Acoustic Emission)是指在外界应力或温度等作用下，材料内部出现变形或裂纹等微观状态的变化时，一部分能量以弹性波的形式释放的现象。因声发射具有动态、实时监测等优点，已广泛的应用于结构和构件的损伤监测。

然而，复合材料的损伤类型多样，其发生的损伤类型主要包括：基体开裂 (MatrixCrack)、脱胶(Debonding)、分层(Delamination)和纤维断裂(Fiber Breakage)。每种类型的损伤都对应一种具有不同时频参数的声发射信号，并且往往多种类型的损伤信号会混叠在一起，因此需要合适的解混方法。

盲源分离(BSS，Blind Source Separation)是为解决多个信号混合的分离问题而产生的一种信号处理方法，在语音、振动、图像、生物医学等领域上都有广阔的应用前景。当传感器数量比损伤类型数量少时的盲源分离问题称为欠定盲源分离，欠定盲源分离相对于超定盲源分离(传感器数量比损伤类型数量多) 及正定盲源分离(传感器数量与损伤类型数量相同)的情形，由于损伤信号混合矩阵不可逆，因而更具有挑战性，是目前盲源分离的研究热点和难点。

目前关于复合材料结构损伤的监测手段存在以下缺陷：

1、复合材料的结构损伤类型多，损伤信号常常是多种损伤的混合信号，目前缺乏有效的混合信号分离方法；

2、虽然通过增加传感器数量可以提高结构损伤的监测精度，但是过多的传感器及其引线会增加结构的复杂度和负担。

因此，亟需探索利用少量传感器就能获得较好监测效果的复合材料结构的损伤监测方法。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例期望提供一种复合材料结构的损伤监测方法、装置和系统。

本发明实施例提供了一种复合材料结构的损伤监测方法，所述方法包括：

获得传感信号，并对获得的传感信号进行模数转换，得到声发射波形信号；

对所述声发射波形信号进行预处理，得到预处理后的数据矩阵；

对所述预处理后的数据矩阵进行稀疏盲源分离，得到分离后的信号；

对所述分离后的信号进行小波消噪处理，得到消噪后的分离信号。

在一种可实施方式中，所述对声发射波形信号进行预处理，得到预处理后的数据矩阵，包括：

对所述声发射波形信号进行低频载荷信号滤除处理，得到无载荷声发射信号；

对所述无载荷声发射信号进行有效的声发射数据段截取处理，得到有效声发射信号；

对所述有效声发射信号进行中心化处理，得到中心化声发射信号；