[发明专利]一种基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料损伤检测领域，具体是一种基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法。

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，己经广泛于军事、航天、交通、电子电气、等领域。由于复合材料很容易遭受外来破坏而产生损伤，所以对复合材料进行损伤检测就显得很重要，目前对复合材料损伤信号高效的识别处理方法研究较少。

现有技术中，对复合材料的检测一般采用声发射法，检测声波一般采用兰姆波，由于兰姆波对损伤较敏感，且分析较容易，一般采用短时傅立叶变换、小波变换及上述的HHT变换等方法。常规傅里叶分析理论在时频联合分析方面存在局限，只能简单的将时域信号转化为频域信号，而不能得到具体频率段数据出现的时间，这在数据处理中具有严重弊端；HHT变换在分解复杂信号时存在求解结果精度不高、计算时间长的不足，同时还存在边端效应、越界问题、停止准则和虚假低频成分过滤的问题。短时傅里叶变换在提取包络时对设定的频率处效果较好，对其他频率的信号处理效果较差。小波变换能将数据分为n段处理，但是单纯的小波变换不够智能，需要专业人士才能识别信号，检测不方便。另外，在对大面积的复合材料进行损伤监测时，由于监测面积大，需要布置数目较多的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兰姆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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于小波分析的复合材料损伤探测检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：在被测复合材料结构中均匀布置多个光纤光栅传感器，以形成光纤光栅传感器网络；

步骤S2：在传感器网络中选取多个用于对被测复合材料结构进行撞击监测的光纤光栅传感器，作为撞击监测光纤光栅传感器；

步骤S3：当被测复合材料结构发生撞击事件时，利用信号采集器同步采集撞击监测光纤光栅传感器的撞击响应信号；

步骤S4：根据撞击响应信号进行撞击监测，获得撞击事件参数；

步骤S5：根据撞击事件参数确定损伤监测区域；

步骤S6：根据探伤检测区域的范围，从光纤光栅传感器网络中选取相应的光纤光栅传感器作为损伤监测光纤光栅传感器，并制定相应的扫查策略；

步骤S7：按照扫查策略，利用信号发生接收器通过损伤监测光纤光栅传感器向所述损伤监测区域激发兰姆波检测信号；

步骤S8：利用信号发生接收器通过损伤监测光纤光栅传感器采集损伤信号；

步骤S9：构建提取损伤信号的小波分析算法，并获取小波包的能量谱；

步骤S10：选取BP网络学习样本，经建立损伤识别BP神经网络模型；

步骤S11：基于损伤识别BP神经网络模型对复合材料结构进行损伤检测，并输出损伤结果。

作为本发明进一步的方案：步骤S3中所述信号采集器包括撞击响应信号调理单元和多通道信号同步采集单元，撞击响应信号调理单元与撞击监测光纤光栅传感器相连，撞击响应信号调理单元对多个撞击监测光纤光栅传感器输出的多路撞击响应信号分别进行滤波和放大；所述多通道信号同步采集单元用于对撞击响应信号调理单元输出的多路信号进行模数转化并同步采集。

作为本发明再进一步的方案：步骤S7和步骤S8中所述信号发生接收器包括信号发生单元、多路选择单元、信号调理单元和信号接收单元；所述信号发生单元用于在每次轮询时产生激励信号，并经多路选择单元加载到该次轮询所确定的作为激励器的光纤光栅传感器上；多路选择单元用于按照所述扫查策略从损伤监测光纤光栅传感器依次选择作为激励器的光纤光栅传感器和作为传感器的光纤光栅传感器；信号调理单元用于对多路选择单元选择的作为传感器的光纤光栅传感器输出的损伤信号进行滤波和信号放大；信号接收单元用接收信号调理单元输出的损伤信号。

作为本发明再进一步的方案：所述信号发生接收器还包括功率放大单元，功率放大单元用于对激励信号进行功率放大。

作为本发明再进一步的方案：步骤S9的具体步骤如下：