[发明专利]一种基于压电阵列的非线性Lamb波结构疲劳损伤层析成像方法

权利要求书

1.一种基于压电阵列的非线性Lamb波结构疲劳损伤层析成像方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：在待测结构上，根据待测区域的大小，布置六个压电传感器组成激励/传感六边形阵列；

S2：在激励/传感阵列中选择一个传感器作为激励器，其他五个传感器为接收器，即采用压电传感阵列，以传感器A为激励器，其余的5个传感器作为接收器；

S3：使用窄带信号为激励信号，在示波器采集到信号后采用短时傅里叶变换首先进行时频域分析，再分别提取相应频率信号实现模式分离；

S4：根据时频分析结果，分别提取基频和二倍频Lamb波响应信号，得到基频二次谐波幅值，求出相对非线性参数值，以及非线性参数值的变化率，根据非线性参数值的变化率找出疲劳损伤的位置和所在区域；

S5：利用非线性Lamb波变化量作为特征参数，在损伤成像中采用了RAPID层析成像算法，重构出损伤的图像；

S6：根据成像结果，设定合适的阈值。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电阵列的非线性Lamb波结构疲劳损伤层析成像方法，其特征在于：在S1步骤中，所述待测结构为铝板结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电阵列的非线性Lamb波结构疲劳损伤层析成像方法，其特征在于：在S2步骤中，6个传感器被均匀地布置在铝板上，通过函数发生器和功率放大器将Lamb波超声信号加载到激励器A上，在结构中激发激励信号；经电荷放大器将激励器A激励下的Lamb波结构响应信号传感、放大并采集送入控制计算机中，得到Lamb波响应信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于压电阵列的非线性Lamb波结构疲劳损伤层析成像方法，其特征在于：所述S4步骤中，根据时频分析结果，得到基频幅值A1和二次谐波幅值A2，求出相对非线性参数β’的值，以及β’值的变化率β₀，根据β₀找出疲劳损伤的位置和所在区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于压电阵列的非线性Lamb波结构疲劳损伤层析成像方法，其特征在于：

所述S5步骤中，RAPID层析成像算法方法包括信号比较和图像重构两部分组成，其中，信号比较部分利用信号差异系数来表征损伤信号和参考信号的统计特性差异；

在基于线性Lamb波的损伤监测应用过程中，RAPID方法首先计算参考信号x_ij(t)和损伤信号y_ij(t)的信号差异系数SDC值（i表示激励端、j表示接收端）；根据非线性Lamb波信号特征参数特点，采用的信号差异系数记为SDC_T，在重构的图像中，每个SDC_T值分别被布置在一个椭圆面上，在重构图像中，椭圆边缘及外围的像素值为0，每个椭圆的焦点连线处是像素最大值，不同的点颜色的深浅表明这个点位置损伤的概率大小，求出SDC_T值，就可重构出损伤的图像。

6.根据权利要求5所述的一种基于压电阵列的非线性Lamb波结构疲劳损伤层析成像方法，其特征在于：颜色越深的位置意味着损伤概率越大。