[发明专利]基于时空回归模型的结构局部缺陷检测方法

说明书

一种基于时空回归模型的结构局部缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采集缺陷结构和无缺陷结构的加速度响应，将采集得到的加速度响应分解成数据长度相同的多个样本，用于后续时空回归模型的建立；步骤二：分别对步骤一中的各个样本建立时空回归模型，并将得到的回归系数定义为影响系数；步骤三：分别检验步骤二中各个时空回归模型的判定系数R²，选取判定系数大于0.8的影响系数用于后续异常因子的计算；步骤四：根据步骤三选取的结果，分别计算异常因子，用于后续的结构缺陷识别；步骤五：结构缺陷识别。该方法能够有效的利用结构的振动响应，借助时空回归模型对结构的针对性响应进行分析，能够快速有效地完成结构的局部缺陷识别。

技术领域

本发明涉及结构局部缺陷检测技术。

背景技术

结构健康监测(SHM)指利用现场的无损传感技术,通过包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到检测结构缺陷或退化的目的。其中的缺陷识别是指通过一定的技术和方法，识别结构是否出现缺陷，确定缺陷的位置以及严重程度，为结构的维护与维修提出建议，使得结构能在寿命周期内更好地发挥使用价值。无论是环境振动，还是风荷载与地震荷载，在动态效应对结构产生不利影响并产生灾害性破坏前，能否快速有效地识别缺陷，对于降低经济损失、保证结构使用性能具有重要意义。目前，国内外学者提出了很多缺陷识别方法。

传统的局部无损检测方法(NDE)主要是结构的静态特征分析与检测方法，其基本原理是通过成熟的无损检测技术，对某个特定的结构部件进行检测，判断是否存在损伤以及损伤的程度。常用的几种检测方法主要包括：目测法、超声波识别法、射线识别法、声发射识别法，涡流、磁粉识别法、红外识别法等方法。

(1)目测法。目测法是由观测者通过直接或间接地观测结构构件或材料从而鉴别结构构件表面的裂缝、变形等损坏现象。目测法是传统式无损检测方法中最先采用的方法，其检测的主要步骤是清洁结构构件表面(除非清洁的过程会破坏损伤识别的依据)，并提供稳定的观察环境，完成损伤的观测。能够成功完成目测法工作的先决条件是具备结构构件的制作工程、服役时长、潜在失效模式等相关先验知识。在使用其它无损检测方法的同时，目测法得到的结果也会是很好的补充。

(2)超声波识别法。超声波识别法是利用应力波在固体介质中传播是否受到干扰来诊断结构构件或材料是否存在损伤。该方法通过把发射探头和接收探头放置在结构构件的表面，接收探头接收由发射探头发射的超声波，根据超声波的波速、频率、相位等声学参数来进行损伤诊断。当超声波用来检测结构的内部损伤时，可以分为透射法和反射法，前者通过测定超声波透射结构时的传播速度来诊断是否存在损伤及损伤的位置，后者则通过测定反射波到接收探头的传播时间来完成结构损伤检测。

超声波识别法的应用范围较为广泛，可以适用于测定各向同性材料(钢结构)与各向异性材料(混凝土)。该方法对测定对象的形状及尺寸无任何要求，可在同一截面进行反复测定，所使用的频率越高，定向性越好，但超声波衰减增大。超声波的透射法与反射法相比，成本低、速度快，对人体无危害更可靠，但其通用性受到一定限制。此外，由于超声波法要求结构表面足够平滑，故其损伤检测的可靠性主要取决于检测人员的技术水平及工作责任心。

(3)射线识别法主要包括x射线法和γ射线法。两种方法都是利用射线极强的物体穿透性获得结构的射线谱相，并从这些射线谱相中诊断出结构的损伤。当x射线法和γ射线穿过物体时，被该物体吸收的比例会因物体的本身属性而大有不同。通过将其差异反映在摄影胶片的密度上，因此可以通过图像进行观测。

射线法能够对结构构件的内部状况进行观察诊断，但损伤诊断的结果受到厚度的影响较大，而且还会有放射性的危险。

(4)红外线识别法。红外线识别法通过结构构件表面的温度分布变化来检测结构表面与结构内部的损伤和缺陷。当结构内部存在孔洞和缺陷，或结构表面产生混凝土剥离等现象时，会改变结构的热传导性能，使得表面温度分布发生变化，进而使红外线发射能量发生变化。将结构构件的红外线能量用探测器换算成电信号，便能够将结构构件的温度用图像的密度或颜色显示。