[发明专利]一种使用信号能谱系数监测脆性材料损伤演化过程的方法

权利要求书

1.一种使用信号能谱系数监测脆性材料损伤演化过程的方法，其特征在于：具体操作步骤为：

步骤一、在待监测脆性材料上布置声发射传感器，用于实时采集待监测脆性材料损伤破坏产生的声发射信号；

步骤二、根据步骤一采集到的声发射信号的波形特征，选取小波基；

步骤三、使用步骤二选取的小波基，对步骤一采集到的声发射信号进行2级小波包分解，声发射信号由低到高被分解成4个频段信号，分别用符号AA₂，DA₂，AD₂和DD₂表示；其中，AA₂频段信号的频率范围为DA₂频段信号的频率范围为AD₂频段信号的频率范围为DD₂频段信号的频率范围为f_max为所述声发射信号的最大频率；

步骤四、计算AA₂频段信号的能谱系数，用符号P₁表示；具体步骤为：

步骤4.1：用公式(1)表示AA₂频段信号的小波包分解系数；用公式将(2)表示DA₂频段信号的小波包分解系数；用公式(3)表示AD₂频段信号的小波包分解系数；用公式(4)表示DD₂频段信号的小波包分解系数；

S_1n＝{x_1,n,n＝1,2,...,i/4} (1)

其中，S_1n表示AA₂频段信号的小波包分解系数集合；x_1,n表示AA₂频段信号的小波包分解的各个系数；i表示声发射信号的采样点数；

S_2n＝{x_2,n,n＝1,2,...,i/4} (2)

其中，S_2n表示DA₂频段信号的小波包分解系数集合；x_2,n表示DA₂频段信号的小波包分解的各个系数；

S_3n＝{x_3,n,n＝1,2,...,i/4} (3)

其中，S_3n表示AD₂频段信号的小波包分解系数集合；x_3,n表示AD₂频段信号的小波包分解的各个系数；

S_4n＝{x_4,n,n＝1,2,...,i/4} (4)

其中，S_4n表示DD₂频段信号的小波包分解系数集合；x_4,n表示DD₂频段信号的小波包分解的各个系数；

步骤4.2：用公式(5)表示AA₂频段信号的能量，用符号E₁表示；用公式将(6)表示DA₂频段信号的能量，用符号E₂表示；用公式(7)表示AD₂频段信号的能量，用符号E₃表示；用公式(8)表示DD₂频段信号的能量，用符号E₄表示；

步骤4.3：通过公式(9)得到AA₂频段信号的能谱系数P₁；

P₁＝100*(E₁/(E₁+E₂+E₃+E₄)) (9)

步骤五、在步骤四的操作基础上，以A个发射信号为滑动窗口，即按采集次序依次选取A个声发射信号为一个窗口，计算每个窗口中P₁的平均值，并绘制P₁随窗口数的分布图，横坐标为窗口的序号；纵坐标为对应窗口中P₁的平均值；

步骤六、根据P₁随窗口数的分布图中，P₁的变化状态监测所述待监测脆性材料损伤演化过程；监测所述待监测脆性材料损伤演化过程的具体方法为：当窗口M之后连续B个窗口中P₁的平均值大于该窗口及之前连续B个窗口中P₁的平均值，则判断待监测脆性材料在M窗口由裂纹萌生阶段进入裂纹生长阶段；当窗口N，NM，之后连续B个窗口中P₁的平均值大于该窗口及之前连续B个窗口中P₁的平均值，则判断待监测脆性材料在N窗口由裂纹生长阶段进入裂纹汇合阶段，裂纹汇合阶段持续到待监测脆性材料最终的破坏失效。