[发明专利]一种一维结构的不连续在线检测方法

摘要

一种一维结构的不连续在线检测方法，包括选择检测导波；布置检测点，每个检测点包括振动信号收发装置和数据处理装置；利用所述的传感器进行振动信号测量；计算统计量、群速度和衰减率；计算振动信号的时间频率谱；利用不同传感器的回波利用相同结构不连续在不同传感器测得的振动信号a₁和a₂中回波时刻t_1n和t_2n的先后判断结构不连续在激励装置的左侧或者右侧；计算结构不连续点与激励装置的距离；计算各结构不连续处的散射系数；类型识别。本发明能够快速定位结构不连续，识别不连续类型，对于诸如管道、钢轨等重要的一维结构上的缺陷，实时掌握并正确估计其位置和损伤程度，检测速度快，不影响管道运输、轨道交通等的正常运行。

主权项

一种一维结构的不连续在线检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：①选择检测导波；②在待检测的一维结构上布置检测点，每个检测点包括振动信号收发装置和数据处理装置，所述的振动信号收发装置包括至少一个激励装置和分别设置在该激励装置两边的两个传感器；③利用所述的传感器进行振动信号测量；④通过计算振动信号的统计量和检测导波的群速度、衰减率，进行系统自检，计算得到的统计量、群速度和衰减率进一步用于之后的不连续检测；⑤计算振动信号的时间频率谱，利用该时间频率谱识别不连续点的回波时间；⑥利用不同传感器的回波利用相同结构不连续在不同传感器测得的振动信号a₁和a₂中回波时刻t_1n和t_2n的先后判断结构不连续在激励装置的左侧或者右侧：当t_1n‑t₁₀<t_2n‑t₂₀，则结构不连续位于激励装置的左侧；当t_1n‑t₁₀>t_2n‑t₂₀，则结构不连续位于激励装置的右侧；其中，直达波的时刻为t₁₀和t₂₀，第n个回波的时刻为t_1n和t_2n，n＝1,2,3…；回波的时刻t_mn为频率f的函数，m＝1,2,3，…表示传感器编号；⑦计算结构不连续点与激励装置的距离，公式如下：$L_{\mathrm{mn}}=\frac{1}{f_1-}{\&Integral;}_{f_2}^{f_1}{v}_g(t_{\mathrm{mn}}-t_{m0})\mathrm{df}$$x_L=\frac{1}{4}(-2x_1+L_{1n}+L_{2n})$$x_R=\frac{1}{4}(L_{1n}-2x_2+L_{2n})$其中，v_g为检测导波的群速度，该群速度是频率f的函数，L_mn为回波时刻t_mn对应的回波的传播距离，x_L左侧的结构不连续至激励装置的距离，x_R为的结构不连续至激励装置的距离。⑧利用测量到的振动信号计算各结构不连续处的散射系数，具体是：首先，截取振动信号a₁和a₂中以t₁₀和t₂₀的时刻为中心、且长度等于脉冲持续时间的脉冲信号，得到直达波a₁₀和a₂₀；截取振动信号a₁和a₂中以t_1n和t_2n的时刻为中心、且长度等于脉冲持续时间的脉冲信号，得到回波a_1n和a_2n；对直达波和回波进行频谱分析，得到直达波波幅为A₁₀、A₂₀，回波波幅为A_1n、A_2n；然后，根据反射系数的计算公式计算出结构不连续处对应的反射系数r_M：$r_M=\frac{1}{2}(\frac{A_{1n}}{A_{10}}{e}^{-\mathrm{\&delta;}{L}_{1n}}+\frac{A_{2n}}{A_{20}}{e}^{-\mathrm{\&delta;}{L}_{2n}})$其中，δ为所选检测导波在待检一维结构中的衰减率，衰减率δ是频率f的函数；⑨对一维结构不连续进行类型识别，具体是：构建该一维结构反射系数的专家数据库；根据步骤⑧求得的反射系数，与专家数据库中典型不连续的反射系数曲线相比较，专家数据库中与该不连续的反射系数偏差最小的曲线对应的不连续类型即为该不连续所属的类型。