[发明专利]一种金属板腐蚀损伤深度评估系统和方法

说明书

本发明公开了一种金属板腐蚀损伤深度评估系统和方法，该系统包括：多个传感器，发射和接收Lamb波的基础反对称模态的波信号；信息获取模块，获取激励信号和接收信号；信号处理模块，计算目标时间段；特征提取模块，在目标时间段对接收信号进行特征提取，得到损伤最大峰值；数据处理模块，计算得到多个损伤因子；深度拟合模块，根据多个损伤因子及预先已知的与多个损伤因子一一分别对应的多个腐蚀损伤深度进行曲线拟合，得到腐蚀深度评估模型，以实现腐蚀损伤深度评估。通过本发明提供的技术方案，实现了对腐蚀损伤深度的定量评估，突破了金属板(尤其是铝合金)结构损伤发展趋势预测关键技术，实现了金属板结构的概率寿命评估。

技术领域

本发明涉及金属板腐蚀损伤深度评估技术，具体涉及一种金属板腐蚀损伤深度评估系统和方法。

背景技术

结构健康监测技术综合运用了传感器技术、信号处理和分析技术、腐蚀损伤理论和概率统计理论等，对一种对结构的实际情况进行实时监测的技术，能够为大型关键结构的安全性、可靠性和耐久性提供重要参考。作为航空复杂关键结构最为普遍的失效机理，腐蚀损伤失效对结构的耐久性有很大影响，所以腐蚀深度损伤的定量诊断成为结构健康监测的重要部分。在金属(例如，铝合金)损伤监测领域，已有线性极化法、光学传感器技术、声发射技术、智能涂层技术等，但存在难以实时监测、精确定量以及虚警率高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属板腐蚀损伤深度评估系统和方法，用以解决对金属板腐蚀损伤深度实现实时定量监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属板腐蚀损伤深度评估系统，该系统包括：多个传感器，设置在所述金属板的待测区域的边界上，用于发射和接收Lamb波的基础反对称模态的波信号，其中，发射的波信号为激励信号，接收的波信号为接收信号；信息获取模块，用于获取所述激励信号和所述接收信号；信号处理模块，用于对所述激励信号和所述接收信号进行信号处理，获取所述波信号的飞行时间和所述激励信号的时间参数，并计算目标时间段；特征提取模块，用于在所述目标时间段对所述接收信号进行特征提取，得到所述接收信号在所述目标时间段的最大幅值，即损伤最大峰值；数据处理模块，用于分别根据多个目标时间段对应的损伤最大峰值和预先已知的健康最大峰值来计算得到多个损伤因子；深度拟合模块，用于根据所述多个损伤因子及预先已知的与所述多个损伤因子一一分别对应的多个腐蚀损伤深度进行曲线拟合，得到腐蚀深度评估模型，以实现腐蚀损伤深度评估。

优选地，所述信号处理模块还用于：根据所述波信号的飞行时间、所述波信号的周期T₀和发射所述激励信号的起始时间T₁，计算得到接收到所述接收信号的起始时间T_start和结束时间T_end；其中，所述T_start至所述T_end为所述目标时间段。

优选地，所述特征提取模块还用于在所述目标时间段对所述接收信号进行HHT变换，对经过HHT变换后的接收信号的波包进行特征提取，得到在所述目标时间段的损伤最大峰值。

优选地，所述深度拟合模块采用二次多项式拟合算法并根据多个损伤因子及对应的多个腐蚀损伤深度进行曲线拟合，以得到所述腐蚀深度评估模型。

优选地，所述多个传感器两两之间进行配对，得到k个传感器对，每个传感器对中的一者用于发射所述激励信号，另一者用于获取所述接收信号，其中，所述k为正整数；以及所述信息获取模块还用于：获取所述k个传感器对的激励信号和接收信号；或获取所述k个传感器对中预先设定的传感器对的激励信号和接收信号。