[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

说明书

本发明公开了一种基于时差定位的水下耐压球壳结构损伤识别方法，包括，在待测球壳结构上布置压电传感器阵列，将压电传感器两个为一组并关于球心对称，共划分为三组；在第一组里任选一个压电传感器作为激励源，将第二组和第三组的四个压电传感器作为信号接收源接收测球壳结构响应信号；在第二组里任选一个压电传感器作为激励源，将第一组和第三组作为信号接收源接收测球壳结构响应信号；在第三组里任选一个压电传感器作为激励源，将第一组和第二组作为信号接收源接收测球壳结构响应信号；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。本发明提高了结构损伤监测的准确性。

技术领域

本发明涉及结构健康监测的技术领域，尤其涉及一种基于时差定位的水下 耐压球壳结构损伤识别方法。

背景技术

潜水器作为人类探索海洋未知领域和维护海洋权益的大国重器，也在不断 的受到人们更多的关注，其所处的环境十分恶劣，承受着巨大的海水压力，在 水下作业时存在巨大风险，其中，耐压结构作为承载支撑平台，对于潜水器而 言极其重要，其结构的安全性是保障其正常工作的前提。耐压结构的损坏会直 接危及科研人员的生命和造成仪器设备失效，还会造成海洋环境的破坏。因此，对耐压结构的健康监测显得十分重要，通过对耐压结构进行健康监测和安全评 估可以有效保障潜水器安全运行，降低危险事故发生的概率，潜水器的耐压结 构通常有圆柱形、圆锥形、球形、椭球形或者组合形，下潜深度大于800米的 潜水器耐压壳体大都采用球形结构。目前，对水下耐压结构进行结构健康监测 的技术主要是结构应力应变监测。

目前，大多数的Lamb波损伤监测方法都是基于基准信号，即采用结构健 康状态下的响应信号作为基准信号，并用当前状态下的响应信号与基准信号相 减，从而得到结构的损伤状况。但由于基准信号与当前响应信号的采集时间不 同，采集时的外部条件，如周围环境温度、结构边界及应力状况、外部振动等通常会发生变化，且内部条件，如传感器本身性能也会受到温度等因素影响， 使损伤散射信号很容易淹没在结构内部和外部条件变化所引起的信号变化和 噪声中，这不仅会使损伤检测难以得到准确结果，而且还影响在线监测的实时 性。

此外，当采集基准信号时，如果结构中已经存在损伤，基于基准信号的监 测方法将无法提取由该损伤产生的损伤散射信号，也就无法得到正确的损伤监 测结果；因此，有必要寻找一种布阵方式简单且个数较少，信号处理更简便的 无基准Lamb波损伤监测方法。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较 佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或 省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略 不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种基于时差定位的水下耐压球壳结构损伤识别方法， 能够解决水下耐压结构的损伤定位和监测问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，在待测球壳结构 上布置压电传感器阵列，将所述压电传感器两个为一组并关于球心对称，共划 分为三组；在第一组里任选一个所述压电传感器作为激励源，将第二组和第三 组的四个所述压电传感器作为信号接收源接收所述测球壳结构响应信号；在第 二组里任选一个所述压电传感器作为激励源，将所述第一组和第三组作为信号接收源接收所述测球壳结构响应信号；在第三组里任选一个所述压电传感器作 为激励源，将所述第一组和所述第二组作为信号接收源接收所述测球壳结构响 应信号；获取接收的所述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。

作为本发明所述的基于时差定位的水下耐压球壳结构损伤识别方法的一 种优选方案，其中：包括，在所述待测耐压球壳结构的上、下、左、右、前、 后顶点共布置六个压电传感器阵列，其中，设置两个所述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。