[发明专利]一种基于时差定位的水下耐压球壳结构损伤识别方法

权利要求书

1.一种基于时差定位的水下耐压球壳结构损伤识别方法，其特征在于：包括，在待测球壳结构的上、下、左、右、前、后顶点共布置六个压电传感器阵列，其中，设置两个传感器为一组并关于球心对称，共划分为三组，上下两个传感器为第一组，前后两个传感器为第二组，左右两个传感器为第三组；

在第一组里选择1号压电传感器作为信号激励源，在待测球壳结构中激励出Lamb波，同时选择第二组和第三组四个传感器作为信号接收源，分别采集得到对应于当前激励源的一对结构响应信号；

随后在第二组里选择2号传感器作为激励源，将第一组和第三组作为信号接收源，采集得到对应于当前激励源的一对结构响应信号；

随后在第三组里选择3号传感器作为激励源，将第一组和第二组作为信号接收源，采集得到对应于当前激励源的一对结构响应信号；

获取每一组结构响应信号所对应的两个损伤散射信号的时间差；

分别观察每一对结构响应信号中的各自的损伤散射信号，判断峰值的先后到达顺序，确定出时间差的正负性；

计算出损伤位置与作为接收器的一对压电传感器的距离；

获取接收的响应信号中由于损伤而产生的回波信号的时间差，并根据时间差计算出损伤的位置；

计算损失位置包括：

x²+y²+z²＝r²

其中，v为波速，r为球半径；(x,y,z)为求得损伤坐标，(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)分别为为1号、2号、3号传感器坐标，s1，s2，s3分别为1号、2号、3号传感器和损伤在球表面弧长的距离，θ1，θ2，θ3分别为s1，s2，s3所对应的圆心角，l1，l2，l3分别为s1，s2，s3所对应的弦长，t1，t2分别为激发点直达波波峰到达时间和接收点第一个回波波峰到达时间的间差；

包括将1、2、3号压电传感器的坐标代入公式进行球坐标系中弦长和圆心角的转换和圆心角、弧长的转换，求解出弦长转化为球壳结构表面Lamb波传递的实际弧长；

包括将第二组传感器得到的时间差t1、第三组得到的时间差t2、Lamb波在待测球壳结构内传播的波速v以及求得的弧长s1、s2、s3带入公式求解，得到损伤坐标(x,y,z)；

包括将采集得到的所有结构响应信号进行归一化处理，以消除各压电传感器性能差异带来的误差；

归一化处理采用以下公式进行：

y＝x/x_max

其中，x为结构响应信号，x_max为结构响应信号的最大值，y为归一化后的结构响应信号；

包括所激励Lamb波信号为经过Hanning窗调制的、中心频率为200khz的五周期正弦波信号，通过信号发生器产生并经过功率放大器放大后施加至激励传感器上，并通过数据采集卡采集对应接收传感器的信号至计算机，进行数据处理和分析。