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专利号: 2020113494880
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法,其特征在于,所述方法包括:步骤S1:根据识别精度将悬臂梁分割成m个区域;其中,m为大于1的正整数;

步骤S2:获取悬臂梁上各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号;其中,k为传感器的个数;

步骤S3:基于希尔伯特‑黄变换对各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号进行处理,获得各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱;

步骤S4:根据各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱确定各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱;

步骤S5:根据各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱构建样本数据库;所述样本数据库包括n×m个冲击损伤实验的样本,每个样本包括1个特征边际谱;

步骤S6:利用所述样本数据库对支持向量机进行训练;

步骤S7:利用训练后的支持向量机对悬臂梁的损伤区域进行识别。

2.根据权利要求1所述的适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法,其特征在于,所述基于希尔伯特‑黄变换对各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号进行处理,获得各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱,具体包括:步骤S31:对各所述时域应变响应信号分别进行经验模态分解,分别获得所述时域应变响应信号的本征模函数;

步骤S32:应用hhspectrum函数计算本征模函数分量的瞬时频率与振幅;

步骤S33:以所述瞬时频率、所述振幅和时间为输入,应用toimage函数计算时域应变响应信号的Hilbert谱,根据所述Hilbert谱确定中心频率和幅值;

步骤S34:以所述中心频率为输入,应用length函数确定中心频率的点数;

步骤S35:应用sum函数、size函数以及plot函数,以所述中心频率为横坐标,以所述幅值为纵坐标,根据所述中心频率的点数绘制各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱。

3.根据权利要求1所述的适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法,其特征在于,所述根据各区域内每次冲击损伤实验对应的k个边际谱确定各区域内每次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱,具体包括:

步骤S41:在第i个区域内第t次击损伤实验对应的k个边际谱上分别截取特征频率范围内边际谱,得到第i个区域内第t次击损伤实验对应的p×k个选带边际谱,其中,p为特征频带的个数;

步骤S42:将第i个区域内第t次冲击损伤实验获得的p×k个所述选带边际谱进行组合,获得第i个区域内第t次冲击损伤实验对应的1个特征边际谱;其中,m≥i≥1,n≥t≥1。

4.根据权利要求1所述的适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法,其特征在于,所述利用所述样本数据库对支持向量机进行训练,具体包括:步骤S61:将所述样本数据库中设定个数的样本作为训练集,将所述样本数据库中剩余个数的样本作为测试集;

步骤S62:利用所述训练集对支持向量机进行训练;

步骤S63:将所述测试集输入训练后的支持向量机进行测试,获得预测损伤区域,确定识别率;

步骤S64:判断所述识别率是否等于100%;如果所述识别率等于100%,则执行步骤S65;如果所述识别率小于100%,则令n=n+1,返回步骤S2,增加冲击损伤实验的次数,即增加冲击损伤实验的样本;

步骤S65:判断所述识别精度是否符合设定要求;如果所述识别精度符合设定要求,则输出所述冲击损伤模型;如果所述识别精度不符合设定要求,则令m=m+1,返回步骤S1;或令n=n+1,返回步骤S2,增加冲击损伤实验的次数,即增加冲击损伤实验的样本。

5.根据权利要求3所述的适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别方法,其特征在于,p为2,所述特征频带分别为0~40Hz和70~110Hz。

6.一种适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别装置,其特征在于,所述装置包括:应变响应信号采集系统,用于检测悬臂梁上各区域内每次冲击损伤实验对应的k个时域应变响应信号;

计算机,与所述应变响应信号采集系统连接,用于根据权利要求1‑4任一项所述的方法进行损伤区域的识别。

7.根据权利要求6所述的适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别装置,其特征在于,所述应变响应信号采集系统包括:

k个光纤光栅传感器,用于检测悬臂梁上各区域内每次冲击损伤实验对应的k个应变信号;

光纤解调仪,分别与各所述光纤光栅传感器连接,用于对各所述应变信号进行转换,获得各所述应变信号对应的时域应变响应信号。

8.根据权利要求7所述的适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别装置,其特征在于,所述光纤光栅传感器为光纤布拉格光栅传感器。

9.根据权利要求7所述的适用于悬臂梁的冲击损伤区域识别装置,其特征在于,所述光纤光栅传感器埋入悬臂梁内部。