[发明专利]基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法

权利要求书

1.基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法，其特征是，包括：

在选定的复合材料板均匀布置圆形传感器阵列；

圆形传感器阵列中每个传感器依次作为激励器产生Lamb波，其他传感器分别采集有、无损伤下的响应信号；

采用希尔波特能量谱计算有、无损伤的信号差异确定损伤因子，并通过概率成像算法实现损伤的定位成像。

2.如权利要求1所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法，其特征是，所述复合材料板无损时结构的响应信号作为参考信号，再采集含损伤状态的信号；

计算参考信号和损伤信号的希尔伯特能谱值，根据损伤前后的能谱值确定损伤因子，其计算定义如下：

其中，E_u和E_d分别是lamb波响应信号在未损坏与损坏时的最大能量值。

3.如权利要求2所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法，其特征是，根据得到的损伤前后信号的能量谱图，在能量谱中读取能量最大值。

4.如权利要求1所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法，其特征是，传感路径是其中一个传感器作为激励，其余传感器接收，每个接收传感器与激励传感器的连线叫做传感器路径。

5.如权利要求4所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法，其特征是，根据每条传感路径对应的DF_HE值，实现其临近区域内损伤的概率分布重构，在重构的图像中，每个DF_HE值分别被布置在一个椭圆面上，相对应传感路径中的激励端i和接收端j是椭圆的两个焦点。

6.如权利要求5所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法，其特征是，DF_HE值的空间分布函数定义如下：

式中：R_ij(x,y)—点(x,y)到激励器(x_ik,y_ik)和传感器(x_jk,y_jk)距离之和与传感路径长度的比值；β—形状因子，控制了椭圆的大小，其值大于1。R_ij(x,y)表示为

7.如权利要求6所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像方法，其特征是，将所有传感路径对应的概率分布图进行叠加，从而得到具有N条传感路径的检测区域内任意点(x，y)的损伤分布概率：

最终，经过能量谱进行损伤前后信号比较确定损伤因子并通过概率成像算法实现损伤定位成像。

8.基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像系统，其特征是，包括：

任意函数发生器、线性宽带功率放大器、多通道示波器及计算机；

任意函数发生器经线性宽带功率放大器加载在传感器上发出Lamb波信号，其他传感器采用多通道示波器采集响应信号，顺时针依次激励传感器，其他传感器接收；

多通道示波器先采集无损伤下的响应信号，再采集有损伤下的响应信号，并将采集的信号传输至计算机处理；

所述计算机被配置为：

将损伤前后的信号进行EMD分解，然后得到损伤前后信号的能量谱图，再计算损伤因子，并进行损伤成像。

9.如权利要求8所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像系统，其特征是，复合材料板的损伤是通过通孔形式实现，，单损伤为在复合材料板上开设一个通孔，多损伤是在单损伤的基础之上添加一个损伤。

10.如权利要求8所述的基于能量谱和Lamb波层析成像技术的复合材料损伤成像系统，其特征是，依据公式进行损伤成像，N条传感路径的检测区域内任意点(x，y)的损伤分布概率：

DF_HE为损伤因子，S_ij(x,y)为DF_HE值的空间分布函数。