[发明专利]一种适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法及装置

说明书

本发明公开一种适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法及装置，方法包括利用希尔伯特‑黄变换对各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号进行处理，获得各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱；根据各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱确定各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱；根据各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱构建样本数据库；利用所述样本数据库对支持向量机进行训练；利用训练后的支持向量机对悬臂梁的损伤区域进行识别。本发明将希尔伯特‑黄变换与支持向量机相结合实现了对悬臂梁的损伤区域识别，进一步提高了悬臂梁损伤区域识别的准确性。

技术领域

本发明涉及结构健康监测技术领域，特别是涉及一种适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法及装置。

背景技术

结构健康监测指的是针对工程结构的损伤识别及其特征化的策略和过程。结构损伤指的是结构材料参数及其几何特征的改变。现有结构健康监测的核心问题是模式识别，主要涉及特征参数提取和识别算法。结构健康监测方法从技术角度分，主要包括两类：其一，基于振动的损伤监测方法；其二，基于信号的损伤监测方法，该方法主要采用建立非参数模型进行损伤识别，利用非参数模型进行识别可通过直接记录系统输出对输入的响应，但是这种直接辨识方法只能应用于无随机噪声的系统，对于存在噪声的系统无法进行识别，因此存在识别精度低的问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法及装置，以提高损伤区域识别的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法，所述方法包括：

步骤S1：根据识别精度将悬臂梁分割成m个区域；其中，m为大于1的正整数；

步骤S2：获取悬臂梁上各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号；其中，k为传感器的个数；

步骤S3：基于希尔伯特-黄变换对各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号进行处理，获得各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱；

步骤S4：根据各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱确定各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱；

步骤S5：根据各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱构建样本数据库；所述样本数据库包括n×m个冲击损伤实验的样本，每个样本包括1个特征边际谱；

步骤S6：利用所述样本数据库对支持向量机进行训练；

步骤S7：利用训练后的支持向量机对悬臂梁的损伤区域进行识别。

可选地，所述基于希尔伯特-黄变换对各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号进行处理，获得各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱，具体包括：

步骤S31：对各所述时域应变响应信号分别进行经验模态分解，分别获得所述时域应变响应信号的本征模函数；

步骤S32：应用hhspectrum函数计算本征模函数分量的瞬时频率与振幅；

步骤S33：以所述瞬时频率、所述振幅和时间为输入，应用toimage函数计算时域应变响应信号的Hilbert谱，根据所述Hilbert谱确定中心频率和幅值；

步骤S34：以所述中心频率为输入，应用length函数确定中心频率的点数；

步骤S35：应用sum函数、size函数以及plot函数，以所述中心频率为横坐标，以所述幅值为纵坐标，根据所述中心频率的点数绘制各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱。

可选地，所述根据各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱确定各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱，具体包括：