[发明专利]一种提高Lamb波相控阵聚焦检测速度的方法

说明书

本公开揭示了一种提高Lamb波相控阵聚焦检测速度的方法，包括如下步骤：将第一传感器阵列和第二传感器阵列在被测结构表面按照竖直和水平方向布置；第一传感器阵列产生第一激励信号对被测结构表面上以第一传感器阵列为对称轴的任意2个对称焦点同时进行检测，当第一传感器阵列接收到第一回波信号时，则2个对称焦点中至少一个为损伤点；第二传感器阵列产生第二激励信号对所述对称焦点分别进行检测，当第二传感器阵列从所述对称焦点中的某个焦点接收到第二回波信号时，则该焦点为损伤点；计算所述损伤点的能量，根据能量大小确定损伤点的损伤程度。

技术领域

本公开属于结构健康监测领域，具体涉及一种提高Lamb波相控阵聚焦检测速度的方法。

背景技术

Lamb波是一种存在于薄板结构中的超声导波，具有长距离传播低衰减性以及对薄板结构的内部和表面损伤的高敏感性的特点，因此广泛应用于各种板状或壳状结构的健康监测，如飞机外壳及叶片、储油(气)罐和各种输油(气)管道等的结构损伤检测。

Lamb波相控阵聚焦是一种提高损伤检测分辨率的方法，多个激励器激发的Lamb波聚焦在同一点，从而可以增强损伤点反射回来的信号强度，提高损伤检测分辨率。通常，Lamb波相控阵聚焦采用单点聚焦，即所有激励器激发的Lamb波只聚焦在一点，这是通过采用二维传感器阵列来实现的。二维传感器阵列排布形式多种多样，有环形排布、矩形排布以及分布式排布等。这种二维传感器阵列的单点聚焦方式在聚焦点数量大时，不仅耗费的时间长，而且数据量也大。然而，一维线性阵列传感器激发的Lamb波可以同时拥有两个聚焦点，意味着一维线性阵列传感器可以同时检测两个点。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术信息。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种提高Lamb波相控阵聚焦检测速度的方法，能提高Lamb波相控阵聚焦检测速度，极大节省结构损伤的检测时间。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种提高Lamb波相控阵聚焦检测速度的方法，包括如下步骤：

S100：将第一传感器阵列和第二传感器阵列在被测结构表面按照竖直和水平方向布置；

S200：第一传感器阵列产生第一激励信号对被测结构表面上以第一传感器阵列为对称轴的任意2个对称焦点同时进行检测，当第一传感器阵列接收到第一回波信号时，则2个对称焦点中至少一个为损伤点；

S300：第二传感器阵列产生第二激励信号对所述对称焦点分别进行检测，当第二传感器阵列从所述对称焦点中的某个焦点接收到第二回波信号时，则该焦点为损伤点；

S400：计算所述损伤点的能量，根据能量大小确定损伤点的损伤程度。

优选的，步骤S200和步骤S300中，所述第一和第二激励信号定义如下：

其中，f_m为调制频率，f_c为中心频率，且f_c＝(3～5)f_m，t为焦点处信号的持续时间，1/f_m为时间长度，π为圆周率。

优选的，由于所述第一和第二激励信号在传播中呈频散状态，需要对所述第一和第二激励信号进行频散预补偿获得频散预补偿激励信号，所述频散预补偿激励信号为：

其中，w为角频率，t为频散补偿后的信号时间长度，G(w)为信号g_mn(t)的频域表示形式，e为自然对数符号，i为虚数单位，k(w)为与角频率相关的波数，单位为1/m，L_mn为第m个激励器到第n个焦点的距离。