[发明专利]高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法

权利要求书

1.一种高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在待测的高压复合材料储氢气瓶上均匀布置至少包括8个宽频传感器，并分别通过信号线连接至声发射检测系统；

(2)对待测的高压复合材料储氢气瓶进行声速测量，全程采集各宽频传感器的声发射信号数据和压力数据；

(3)将采集到的数据传送至计算机，利用计算机对数据进行下述处理：

过程一，使用经验模态分解法分解原始声发射信号为多个本征模态函数；

过程二，选择包括声发射信号主要特征的若干个IMF重构声发射信号的特征参量并通过线性相关分析确定主要特征参量；

过程三，使用K均值聚类法对特征参量进行聚类；

过程四，分析聚类结果，得到主要特征参量与损伤模式的关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程一用于分解原始声发射信号，以消除干扰噪声并提取损伤信号特征；具体包括以下步骤：

步骤(1)：对于原始声发射信号X(t)，识别X(t)的所有极大值点并用三次样条插值函数拟合形成原数据的上包络线；同理，识别X(t)的所有极小值点并用三次样条插值函数拟合得到原数据的下包络线；两条包络线的平均值记为m₁(t)，原始声发射信号X(t)与两条包络线的平均值m₁(t)之间的差值表示为：

h₁(t)＝X(t)-m₁(t)

如果h₁(t)满足IMF下列的两个条件，即(a)过零点数与极值点数相等或至多相差1；(b)任一点局部极大值和局部最小值确定的包络线平均值为零；则令

c₁(t)＝h₁(t)

其中，c₁(t)是得到的第一个本征模态函数；

步骤(2)：如果h₁(t)不满足IMF的两个条件，则将h₁(t)作为一组新的数据按上述步骤(1)进行分解，分解p次后包络线的平均值记为m_1p(t)，分解p-1次后的声发射信号h_1(p-1)(t)与分解p次后包络线的平均值为m_1p(t)之差为h_1p(t)，其表达式为

h_1p(t)＝h_1(p-1)(t)-m_1p(t)

如果h_1p(t)满足IMF的两个条件，则得到第一个IMF为

c₁(t)＝h_1p(t)

若不满足条件，则对h_1p(t)继续进行分解直到得到满足条件的c₁(t)；

步骤(3)：定义r₁(t)为原始声发射信号X(t)与第一个IMF的差值，则

r₁(t)＝X(t)-c₁(t)

把r₁(t)作为一组新的数据按照上述步骤(1)、(2)进行分解，得到第二个IMF，记为c₂(t)；

步骤(4)：重复上述步骤(1)、(2)、(3)，直到得到的c_n(t)或r_n(t)小于预设值，或r_n(t)成为一个单调函数；其中c_n(t)为第n个IMF，r_n(t)为原始声发射信号X(t)与n个IMF之和的差值，即X(t)表示为n个IMF与最后余差之和，

式中，c_k(t)表示第k个IMF，k＝1,2,…，n。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过程二具体为：选择前三个高频率的IMF重构声发射信号的特征参量；这些特征参量包括7个时域参量：幅值、上升时间、频数、持续时间、峰值计数、能量和绝对能量；3个频域参量：初始频率、平均频率和峰值频率，利用线性相关分析法选择两组相关系数最低的特征参量作为研究对象。