[发明专利]一种用于声发射信号中包含的复合材料损伤类型分离方法

权利要求书

1.一种用于声发射信号中包含的复合材料损伤类型分离方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将制作好的复合材料层合板加工成标准拉伸试样，将试样装夹于万能材料试验机上，在声发射传感器与试样之间涂抹耦合剂，用胶带将传感器固定于试样表面，根据断铅试验结果设置适当的声发射仪采集参数；

S2、采集声发射信号，对试样开始进行拉伸加载，在加载过程中将由于复合材料发生损伤时产生的声发射信号保存在声发射工作站中；

S3、对声发射信号进行集合经验模态分解，对分解得到的每阶固有模态函数进行快速傅里叶变换；

S4、对任意相邻两阶固有模态函数进行相关性分析，计算其相关系数；

S5、如果相邻两阶相关系数的差值大于0.5，则对这两阶固有模态函数进行解相关运算，获得相应的峰值频率，综合步骤S3中傅里叶变换得到的峰值频率，用于区别复合材料各种损伤类型；

所述步骤S3中，集合经验模态分解包括以下步骤：

S3.1、将M次白噪声序列加入到声发射信号f(t)中；

S3.2、对加入白噪声后的分析信号进行均值曲线构造，计算信号的局部最大值和局部最小值，运用三次样条方法形成上包络线和下包络线，计算局部最大值和局部最小值的平均值m(t)，然后计算和m(t)之间的差值，得到h(t)；

S3.3、检查h(t)是否为固有模态函数(IMF)，如果不是，将h(t)设为分析信号，继续进行步骤S3.2的运算，直到第一个固有模态函数IMF₁的出现；

S3.4、定义重复步骤S3.2-S3.3，以提取下一个IMF，继续上面的步骤，直到不能分离出固有模态函数，剩余的部分则为一个单调函数，这样得到了N个固有模态函数c_j(t)和一个残余分量r(t)之和，信号则可表示为：

S3.5、重复M次执行步骤S3.2-S3.4，但每次添加幅值不同的白噪声序列；

S3.6、计算M次由经验模态分解所得到的相应IMF的总体平均，并将平均值序列作为最终的IMF，即：

式中，为相应IMF的总体平均，C_j,m(t)为添加第m次白噪声分解后的第j个IMF，由此，声发射信号经集合经验模态分解后可以表示为：

2.如权利要求1所述的一种用于声发射信号中包含的复合材料损伤类型分离方法，其特征在于，所述步骤S4相邻两阶固有模态函数的相关系数为：

式中，Cov(X,Y)为两个向量的协方差，D(X)为向量X的标准差。

3.如权利要求1所述的一种用于声发射信号中包含的复合材料损伤类型分离方法，其特征在于，所述步骤S5定义两阶固有模态函数的解相关系数为：

式中，a·b〉＝a^Tb表示两个列向量的内积，与相关的部分可以表示为：

与不相关的部分可以表示为：