Page 55 - 无损检测2021年第十期

崔洪宇, 等:

基于超声水平剪切波的加筋板结构损伤识别

中心点到激励和接收传感器距离之和与两个传感器 权重系数 , 对9条路径求得的幅值进行加权求和,
β
距离的比值; α 为控制权重系数相对大小的影响因 得到各组的损伤指数变化曲线如图 9 ( b ), 9 ( d ),
子, α 越大, 距离损伤中心点越远的路径权重系数 β 9 ( f ) 所示。与加权之前的曲线相比, 曲线峰值更加
衰减越快, 越接近于1 , 则路径直达波包经过损伤 突出, 且加权后的损伤指数曲线均为单峰值, 产生单
β
的概率越大, 降低了不敏感路径对损伤识别精度的 峰值的原因是各路径对损伤指数的贡献会由于权重
影响。 系数的存在而更加集中, 所以加权后的损伤指数曲
在初步定位的基础上, 求得每组内9条路径的 线表现为单峰值。

图9 加权前后3组路径的损伤指数曲线
由于加权后的指数曲线不再具有双峰值的特 表6 两次识别结果对比
点, 所以利用边界效应确定损伤大小的方法不再可 损伤 初步识别 二次识别 识别范围绝对误差 / mm
来确定损伤的大小, 当归一化 编号 初步 二次
行, 需要定义阈值I 0 结果 / m 结果 / m
后的损伤指数达到损伤阈值时, 认定该区域为损伤 ① 0.463~0.530 0.462~0.501 57 29
区域。根据单损伤识别结果定义阈值, 利用单损伤 ② 0.398 0.380~0.419 - 19
指数曲线计算不同大小的阈值对应的损伤大小识别 ③ 0.650~0.737 0.647~0.693 57 16
误差。表5给出了阈值为0.97 , 0.98 , 0.99时所对应 别损伤范围精度得到了大幅提高; 比较 3 个损伤
的识别精度, 由表5可知, 随着阈值的增大, 损伤大 结果发现, 损伤①的识别误差偏大, 损伤 ③ 的识别
小识别误差逐渐减小。由于超声损伤检测系统的识 精度较高, 说明尺度越大的损伤的识别效果越好。
别误差一般要求在 10mm 以内 [ 19 , 23 ] , 为了提高识

5 结语
别精度, 定义阈值I 0=0.99 , 即损伤指数I≥0.99
计算加权后 针对加筋板焊接结构的损伤问题, 利用基于
的区域认定为损伤区域。利用阈值I 0
波的结构健康监测技术对其进行损伤识别研
的二次损伤识别结果, 两次识别结果对比如表 6 SH 0
所示, 由表 6 可知, 与初步识别结果相比, 二次识 究, 采用新型的全向型 SH 波压电换能器组成传感
表5 单损伤不同阈值的识别精度对比 器网络, 对单损伤和多损伤情况进行了探讨, 通过试
验研究得到了以下结论。
)
阈值( I 0 识别结果 / m 长度 / mm 绝对误差 / mm
( 1 )采用的二分之一全向型 SH 波压电换能器
0.97 0.366~0.397 32 12
能够在加筋结构中有效地激励和接收单一模态的
0.98 0.370~0.395 26 6
0.99 0.377~0.391 15 5 波, 并且具有较好的鲁棒性。
SH 0
7
1
2021年 第43卷 第10期
无损检测