[发明专利]基于OVSF码的螺栓损伤超声波检测方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于OVSF码的螺栓损伤超声波检测方法，其利用多个不同的OVSF码分别调制线性扫频正弦波得到多个不同的检测信号，发射端的各个输入端口各自发射不同的检测信号；在接收端，每一输出端口捕获到的均是采用不同的OVSF码调制的信号(不同的输入端口发送的检测信号)，利用OVSF码的正交性，同时实现对来自不同螺栓的信号进行分析识别，并重构经各螺栓后输出的信号，而后通过小波分析获得重构信号的能量值，以此判断各个螺栓的损伤程度。本发明实现了对多个螺栓的同时检测，能够真正实现实时监测大量螺栓，大大提高了检测系统的检测效率。相应的，本发明还公开了一种基于OVSF码的螺栓损伤超声波检测系统。

技术领域

本发明涉及螺栓损伤检测技术领域，尤其涉及一种基于OVSF码的螺栓损伤检超声波测方法及系统。

背景技术

螺栓是大量结构和设备的关键部件。腐蚀等环境因素会导致螺栓强度减弱，从而引发螺栓松动甚至断裂。由于螺栓损伤造成的结构界面连接失效，往往会导致严重的人员伤亡和财产损失事故。为减少由于螺栓损伤等导致的事故发生，近年来，国内外学者提出了一系列的螺栓损伤检测方法。

这些方法大体可以分为以下两种：

一、利用压电材料的压电阻抗或压电导纳和结构的机械阻抗之间的线性关系进行检测。当结构损伤后，其机械阻抗会发生变化，相应的，与之相连的压电材料的压电阻抗也会发生变化，因此根据压电材料的压电阻抗的变化可以推断螺栓的损伤状态。例如，Argatov等人建立了压电材料的压电阻抗和单螺栓连接结构上螺栓紧固力矩之间的数学模型，以定量表征螺栓的松动。Ritdumrongkul等人建立了传感器电阻抗与螺栓连接区域紧固力之间的数学关系，以此通过测定压电陶瓷电阻抗分析螺栓的松动和损伤。Wang等人通过计算智能压电片阻抗的归一化的根均方差来分析螺栓预紧力的变化。Gyuhae等人通过结构点的实验，验证土木结构构件的阻抗随着损伤变化。

二、利用应力波在结构中传播来实现螺栓检测。应力波在结构中传播时，能量会随着结构的损伤而减小。利用这一特性，通过计算应力波信号能量来对螺栓的状态进行表征。例如，Meyer等人利用撞击调制的方法检测到螺栓接头的松动。Zhang等人尝试了基于振动声调制的螺栓松动早期检测方法，并验证了该方法的有效性，同时，他们还提出了一种结合信号谱特征的非线性损伤指数来量化螺栓松动水平。Wang等人以导波信号的时域能量描述了螺栓的预紧力。Sohn开发了一种集成阻抗和导波的螺栓松动检测方法。Wait等人将阻抗法和兰姆波法相结合来检测和定位损伤。

虽然上述检测方案可实现螺栓状态的有效检测，但现有的螺栓损伤检测方案中，均是对螺栓采用单一检测的方式，单次只能检测一个螺栓，无法实现多个螺栓的同步检测。而大型结构中可能会有成百上千的螺栓，当需要检测大量螺栓时，则需要花费大量的检测时间，检测效率低下，无法实现对所有螺栓的状态进行实时检测。

因此，亟需提供一种能够对多个螺栓状态同步检测、检测效率高的基于OVSF码的螺栓损伤超声波检测方法及系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对多个螺栓状态同步检测、检测效率高的基于OVSF码的螺栓损伤超声波检测方法及系统。