一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109916742A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201910048036.X(22)申请日2019.01.18(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人谢涛张靠民彭晓刚(51)Int.Cl.G01N3/30(2006.01)G01L1/24(2006.01)G01B11/16(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法(57)摘要本发明涉及一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法，属于复合材料的结构健康检测技术领域。包括步骤：S1，把光纤光栅传感器埋入固化到复合材料中，并对复合材料划分区域进行冲击实验，获得各区域的冲击应变样本数据；S2，从样本数据中提取冲击力、检测应变；S3，分别把冲击力与检测应变通过小波包去噪重构模块除去背景噪声并保留敏感频段，降低信号的频谱带宽；S4，信号重构以后再进行FFT快速傅里叶变换等。本发明基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法，利用样本数据进行相关性分析并结合应变频域响应系统优化算法提出了一种新颖的基于光纤光栅传感的复合材料冲击定位算法，具有较高的定位精度与计算效率。CN109916742ACN109916742A权利要求书1/1页1.一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，把光纤光栅传感器埋入固化到复合材料中，并对复合材料划分区域进行冲击实验，获得各区域的冲击应变样本数据；步骤S2，从样本数据中提取冲击力、检测应变；步骤S3，分别把冲击力与检测应变通过小波包去噪重构模块除去背景噪声并保留敏感频段，降低信号的频谱带宽；步骤S4，信号重构以后再进行FFT快速傅里叶变换；步骤S5，把经过小波包去噪重构频带优化选择以后的冲击力与检测应变进行多参考最小二乘复频域优化拟合，求解得到应变频域响应系统模型；步骤S6，检测到冲击应变数据；步骤S7，在复合材料划分区域中选择一个区域提取样本应变数据；步骤S8，分别把S6输出的检测应变数据与S7输出的样本应变数据进行相关性分析；步骤S9，判断S8相关性分析结果是否大于设定阀值，如果不大于设定阀值就跳转到S7，继续选择其它区域的样本应变数据，如果相关性分析结果大于设定阀值则进入下一步；步骤S10，记录下S9相关性分析大于设定阀值的区域即为备选的冲击区域，并再次跳转到S7，直至所有区域都处理完为止；步骤S11，把检测应变数据小波包去噪处理重构后再进行快速傅里叶变化；步骤S12，根据S10确定的备选冲击区域，把数据送入应变频域响应逆系统中输出得到假定区域的计算冲击力；步骤S13，把S12输出的冲击力经过应变频域响应系统处理输出得到该区域的计算应变；步骤S14，把S13输出的计算应变与S11输出的检测应变通过复频域最小平方差算法计算；步骤S15，跳转到S12，选择其它备选冲击区域，直到所有备选冲击区域选择完毕，S14计算输出最小的区域即为冲击位置。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法，其特征在于:所述步骤S3中，小波包频率段的选择以样本冲击频率为中心，并通过样本冲击定位识别率反馈式优化选择最优小波包敏感频率段。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法，其特征在于:所述步骤S9中，相关性分析的设定阀值可根据备选的冲击区域筛选效率来确定，当判断筛选出的备选冲击区域小于总区域的10％时即确定阀值。4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法，其特征在于:所述步骤S10确定的备选的冲击区域为S12提供数据支撑，降低定位的时间复杂度。2CN109916742A说明书1/4页一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法技术领域[0001]本发明涉及一种基于光纤光栅传感的高精度复合材料冲击定位算法，属于复合材料的结构健康检测技术领域。背景技术[0002]先进复合材料具有高比强、高比模、耐腐蚀、抗疲劳以及大面积整体成型等优点，因而被广泛应用于航空航天等领域。飞机复合材料结构承受的低速冲击，如工具掉落、跑道碎片、鸟撞、地面车辆撞击飞机等，会对结构造成几乎不可见的冲击损伤。飞机复合材料结构的冲击事件往往无法预见，冲击造成的不可见损伤可能会在计划维修之前发生失效，导致飞行事故发生。[0003]复合材料结构健康监测传感器需要在各种恶劣的环境下，探测在不同激励条件下结构的各种响应，并要长期连续记录结构载荷和损伤情况，对传感器信号稳定性、灵敏度、耐腐蚀性和使用寿命要求严格。传统的应变传感器主要是电阻应变片，但电阻应变片是有源器件，