[发明专利]一种基于PVDF传感器与应变模态的结构损伤识别实验方法

摘要

本发明属于损伤识别技术领域，涉及一种基于PVDF传感器与应变模态的结构损伤识别实验方法。包括：采集施加环境激励后各压电薄膜传感器的响应信号，并对信号进行预处理；利用自然激励技术得到参考点与响应点的近似脉冲响应矩阵；利用得到的脉冲响应矩阵，构建广义Hankel矩阵，利用奇异值分解方法，得到最小阶数的系统矩阵；对求得的系统矩阵进行特征值分解，获得结构的模态参数与模态振型；分别获得有损与无损结构的模态参数，确定损伤位置，进行损伤识别。本发明具有较好的误差控制，可操作性强，能够提高损伤识别的灵敏度、提高模态分析计算效率。

主权项

1.一种基于PVDF传感器与应变模态的结构损伤识别实验方法，其特征在于以下步骤：(1)将实验结构安装或固定在实验台之后，选择实验结构某一位置作为激励点，采用激振设备施加激励；将压电薄膜传感器均匀粘贴在实验结构上，测量结构各测点的响应信号，选择距离激振点较近且响应信号幅值较大的响应点作为参考点；在参考点及反应板结构振型的各几何模型节点布置响应测点；(2)采用压电薄膜传感器及动态信号采集设备，采集施加环境激励后各压电薄膜传感器的响应信号；(3)信号预处理，采用平均技术对采集的响应数据进行平均处理，去除均值；(4)求取参考点响应数据与其他测点响应数据的互相关函数；利用自然激励技术，根据任意两点响应的互相关函数的表达式与单点脉冲激励的结构上任意一点的脉冲响应函数具有相似的数学表达式，并采用应变响应的互相关函数矩阵近似代替应变响应的脉冲响应函数矩阵，获得参考点与响应点的近似脉冲响应矩阵；(5)采用特征系统实现算法，利用得到的脉冲响应矩阵构建广义Hankel矩阵，再根据奇异值分解方法得到振动系统的最小实现，从而得到最小阶数的系统矩阵；(6)对求得的系统矩阵进行特征值分解，获得结构的模态参数与模态振型；(7)通过模态幅值相干系数MAC和模态相位共线性系数MPC，验证模态参数识别精确度，排除噪声模态的影响；若MAC与MPC远小于1，且趋近于0，则不满足精度要求，需选取不同时刻的采样数据，返回步骤(3)，重新进行模态参数识别，直到模态参数结果满足精度要求；若MAC与MPC接近1，则得到的模态参数的精确度高；(8)跟进步骤(1)‑(7)获得有损与无损结构的模态参数，识别二维结构的损伤，其中损伤指标的最大值区域即为结构的损伤位置。