一种基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115824781A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211558528.1G01B11/00(2006.01)(22)申请日2022.12.06F16M11/04(2006.01)F16M11/10(2006.01)(71)申请人南京航空航天大学F16M11/18(2006.01)地址210000江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人芦吉云崔胜明王宜耀何子凡郑兆彧(74)专利代理机构成都宏田知识产权代理事务所(普通合伙)51337专利代理师常利敏(51)Int.Cl.G01N3/02(2006.01)G01N3/32(2006.01)G01N3/34(2006.01)G01B11/16(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图4页(54)发明名称一种基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法(57)摘要本发明的基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法，冲击装置包括冲击信号产生装置、冲击位置调节装置、冲击能量调节装置；冲击装置可以轻易实现冲击能量位置与冲击能量大小的调节，为后续定位方法的数据提供良好的数据采集基础，冲击定位方法可以利用少样本数据的时域信号进行冲击定位，对样本数量要求较低，并且利用光纤光栅传感器进行冲击定位，受电磁信号干扰小，定位准确度高，也无需电缆进行传输，在执行实时监测的过程更加方便，并且定位准确度高。CN115824781ACN115824781A权利要求书1/4页1.一种基于光纤光栅传感器的蜂窝夹芯复合材料冲击装置及定位方法，其特征在于，所述定位方法包括如下步骤：步骤S110、获取待测试蜂窝夹芯结构件上多个光线光栅传感器冲击点应力应变信号；步骤S120、对在步骤S110采集到的应力应变信号进行预处理，判断应力应变信号幅度的绝对值是否超过预设幅值；步骤S130、对预处理后的信号进行裁剪并提取信号特征值，并将特征值进行归一化处理；步骤S140、利用支持向量机对上述特征值进行定位；步骤S150、对支持向量机的参数进行寻优。2.如权利要求1所述定位方法，其特征在于，所述步骤S110在应力应变信号获取前，需要先在待测试的结构上均匀的布置多个光纤光栅传感器，使得待测试结构上的多个光纤光栅传感器可以构成传感器网络；所述步骤S110，控制冲击摆对待测试结构上预设冲击点进行冲击之前，还需要确定多个预设冲击点；所述步骤S110，对每个冲击点进行预设次数的冲击后，可以获取到多段的应变信号，每段应变信号对应的为一次采集的一段时间内的应变信号。3.如权利要求1所述定位方法，其特征在于，步骤S120、对在步骤S110采集到的应力应变信号进行预处理，判断应力应变信号幅度的绝对值是否超过预设幅值；所述步骤S120的进行是在步骤S110采集到应力应变信号的基础上同步进行的；所述步骤S120、在实时获取待测试结构上的多个光纤光栅传感器采集的应变信号时，可以判断多个光纤光栅传感器采集的应变信号中，是否存在任意一个光纤光栅传感器对应的应变信号的幅值绝对值超过预设幅值绝对值；所述步骤S120中，倘若步骤S110获取到了一个光纤光栅传感器采集的应力应变信号的幅值绝对值超过预设幅值绝对值；步骤S120，即可将此幅值认定为位移信号，将其删除并利用插值法对其补充；所述步骤S120、需要针对每段应变信号进行裁剪处理，裁剪处理是获取每段信号中幅值绝对值最大值所对应的时间前后范围内一定时间段的应变信号；所述步骤S120中，所述幅值绝对值最大值所对应的时间前后范围内一定时间段的应变信号，即需要获取的每段应变信号中具有冲击的特性的信号。4.如权利要求1所述定位方法，其特征在于，步骤S130、对预处理后的信号进行裁剪并提取信号特征值，并将特征值进行归一化处理；所述步骤S130、提取的特征值包括：每段应变信号的最大应变值和最小应变值；每段应变信号的小波分解能量熵；所述步骤S130中，因为应变信号为冲击信号，因此对应变信号小波包分解采用db5小波函数，应变信号经过5层小波包分解后，在频域内被平均分解成32个子频带，且每个子频带互不重叠，分解后得到32个小波包系数，基于最后一层小波包分解每个子频带的小波包系数得到每个子频带包含的信号能量；2CN115824781A权利要求书2/4页所述应变信号小波包分解的定义如下：定义原始信号为S，小波包重构信号为Sjk(j为小波包分解层数，j＝1,2,3,...,n,k第j层第k个节点,k＝1,2,3,...,m)，其重构信号所对应的能量为Ejk：所述步骤S130、的归一化处理即将上述分解处理后的特征值按列归一化至0‑1区间。5.如权利要求1所述定位方法，其特征在于，步骤S140、利用支持向量机对上述特征值进行定