一種溫度補(bǔ)償方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無損檢測(cè)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種溫度補(bǔ)償方法及裝置。該方法包括：將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，其中，每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)，溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值；測(cè)量每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)；在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間對(duì)所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲得檢測(cè)信號(hào)，并基于所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)。該方法能夠有效消除溫度改變對(duì)結(jié)構(gòu)損傷信號(hào)的影響，以正確的對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)及無損檢測(cè)。
【專利說明】一種溫度補(bǔ)償方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無損檢測(cè)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種溫度補(bǔ)償方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)能大幅度地降低機(jī)械裝備或其他復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的維護(hù)時(shí)間和成本。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)時(shí)，結(jié)構(gòu)損傷造成的信號(hào)改變(聲信號(hào)、電信號(hào)、光信號(hào)等)通常要比監(jiān)測(cè)信號(hào)低一個(gè)量級(jí)左右，因此由損傷造成的信號(hào)改變常常很微弱，很容易受到其他因素的干擾。例如，在非振動(dòng)環(huán)境下(機(jī)械裝備處于非運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí))，溫度的改變對(duì)測(cè)量信號(hào)的影響是最顯著的，由損傷造成的信號(hào)改變通常與由溫度造成的信號(hào)改變?cè)谕粋€(gè)量級(jí)，因此，在非振動(dòng)環(huán)境下由損傷造成的信號(hào)改變很容易受到溫度的干擾。
[0003]現(xiàn)有的溫度補(bǔ)償方法通過分別分析待檢測(cè)結(jié)構(gòu)或信號(hào)檢測(cè)設(shè)備的物理性質(zhì)隨溫度變化情況，以通過一個(gè)數(shù)學(xué)模型定量地對(duì)溫度變化對(duì)損傷造成的信號(hào)改變進(jìn)行補(bǔ)償，從而降低溫度對(duì)損傷造成的信號(hào)改變的影響。
[0004]然而實(shí)際上，溫度的變化不僅會(huì)影響結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)(如彈性常數(shù)、電磁常數(shù)等)，還會(huì)影響傳感及傳感器與結(jié)構(gòu)連接界面的物理性質(zhì)，甚至對(duì)信號(hào)的產(chǎn)生及接受系統(tǒng)也會(huì)造成影響。因此，單純分析某一個(gè)因素，比如彈性常數(shù)隨溫度變化的性質(zhì)，是不能完整地衡量溫度對(duì)最終測(cè)量信號(hào)的影響的。所以，雖然目前國(guó)際上有不少數(shù)學(xué)模型可以描述溫度對(duì)某一個(gè)物理性質(zhì)的影響，但是由于具體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及在多因素的共同作用下，用一個(gè)數(shù)學(xué)模型定量地對(duì)溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償是不準(zhǔn)確地、實(shí)現(xiàn)難度大。因此，發(fā)展出一種實(shí)用、簡(jiǎn)便且高效的方法來消除溫度對(duì)結(jié)構(gòu)損傷信號(hào)的影響是非常有必要和有意義的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種溫度補(bǔ)償方法及裝置，以有效消除溫度對(duì)結(jié)構(gòu)損傷造成的信號(hào)改變的影響，從而準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)構(gòu)的損傷信號(hào)。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種溫度補(bǔ)償方法，所述方法包括:
[0007]將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，其中，每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)，溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值；
[0008]測(cè)量每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)；
[0009]在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間對(duì)所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲得檢測(cè)信號(hào)，并基于所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)。
[0010]對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種溫度補(bǔ)償裝置，所述裝置包括:
[0011]檢測(cè)區(qū)間劃分單元，用于將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，其中，每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)，溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值；
[0012]溫度補(bǔ)償信號(hào)測(cè)量單元，用于測(cè)量每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)；
[0013]檢測(cè)信號(hào)獲得并修正單元，用于在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間對(duì)所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲得檢測(cè)信號(hào)，并基于所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例提出了一種溫度補(bǔ)償方法及裝置，在測(cè)量損傷對(duì)結(jié)構(gòu)造成的信號(hào)改變之前首先將結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為多個(gè)檢測(cè)區(qū)間，并且每個(gè)檢測(cè)區(qū)間內(nèi)溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值，有效消除溫度改變對(duì)結(jié)構(gòu)損傷信號(hào)的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0016]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中提供的一種溫度補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0017]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例中劃分檢測(cè)區(qū)間的示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例中提供的一種溫度補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0019]圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例中提供的一種溫度補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0020]圖5是本發(fā)明第四實(shí)施例中提供的一種溫度補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)與完整的說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0022]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中提供的一種溫度補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程圖，如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法包括:
[0023]步驟101、確定待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍。例如，待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍為(-50°C, 600C )，即工作溫度范圍的最小值Tmin和工作溫度范圍的最大值Tmax分別為-50°C和60。。。
[0024]步驟102、劃分輔助區(qū)間并測(cè)量輔助信號(hào)。具體的，以合適的溫度為步長(zhǎng)，將所述工作溫度范圍劃分為多個(gè)輔助區(qū)間，例如，以2°C為步長(zhǎng)，將所述工作溫度范圍(-50°C，60°C)劃分為55個(gè)輔助區(qū)間。并且獲取每個(gè)輔助區(qū)間的上限邊界溫度值_48°C，…，58°C和60°C，在各個(gè)上限邊界溫度值和工作溫度范圍最小值-50°C下測(cè)量健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)的信號(hào)作為輔助信號(hào)。
[0025]步驟103、擬合信號(hào)曲線。計(jì)算預(yù)設(shè)溫度例如20°C下的損傷導(dǎo)致的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式
[0026]Ad = St - Sx
[0027]其中，為損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于20°C的檢測(cè)信號(hào)幅值，St為健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于20°C下的檢測(cè)信號(hào)幅值；
[0028]計(jì)算每個(gè)上限邊界溫度值-48°C，...，58°C和60°C以及工作溫度范圍最小值_50°C下所述溫度導(dǎo)致的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式:
[0029]Aj = Sj - STmin
[0030]其中，η為輔助區(qū)間的數(shù)量，I ^ j ^ n ；Sj和STmin分別為所述健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)在所述上限邊界溫度值L和所述工作溫度范圍最小值Tmin下的檢測(cè)信號(hào)幅值；
[0031]計(jì)算各個(gè)上限邊界溫度值L處第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值Cj - J1-,
1Ad
[0032]以溫度為橫坐標(biāo)，所述比例值為縱坐標(biāo)，根據(jù)各上限邊界溫度值Tj處的比例值擬合信號(hào)曲線。
[0033]步驟104、劃分檢測(cè)區(qū)間。當(dāng)溫度造成的信號(hào)差異的幅度峰值與損傷造成的信號(hào)差異幅度峰值的比值低于設(shè)定門限值時(shí)，由溫度造成的信號(hào)差異將明顯小于由損傷造成的信號(hào)差異(設(shè)定門限值可取為0.3)，這樣就可以排除由溫度變化造成的信號(hào)干擾。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例中劃分檢測(cè)區(qū)間的示意圖，如圖2所示，以設(shè)定門限值(例如，設(shè)定門限值為
0.3)為縱坐標(biāo)變化值從_50°C開始逐步截取信號(hào)曲線，將截取的每一段信號(hào)的右端所對(duì)應(yīng)的溫度記為Ti,其中，i=l, 2，…，m，m為檢測(cè)區(qū)間的個(gè)數(shù)，并且，T0為-50。。，Tm為60。。。
[0034]步驟105、測(cè)量溫度補(bǔ)償信號(hào)。可選的，在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間[Ti+ Ti](i=l,2,-,m)內(nèi)任意一個(gè)溫度值處對(duì)健康結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取檢測(cè)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)，即檢測(cè)區(qū)間[IV1Ji]的溫度補(bǔ)償信號(hào)為檢測(cè)區(qū)間[!^,Ti]對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)S”優(yōu)選的，在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間[Ti+ Ti] (i = l，2，...，!!!)的溫度中間值
=(i = 1,2,...,m)，處對(duì)健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取檢測(cè)區(qū)間[TwTi]對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)s”
[0035]步驟106、健康監(jiān)測(cè)。測(cè)量待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號(hào)并且對(duì)待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)時(shí)，測(cè)出此時(shí)的溫度T，如果該溫度T處于[U]，(1-l，2，…，m)區(qū)間之內(nèi)，則取Si作為基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比即可很好地消除溫度影響。
[0036]需要說明的是，第一實(shí)施例的步驟104劃分檢測(cè)區(qū)間[IV1Ji] (?=1，2，...，πι)之后，還可以取Tz=min I T1-1V11 (i=l,2,-,m)0并且以Tz為步長(zhǎng)從-50°C開始離散溫度區(qū)間(-50V ,60V)重新獲得檢測(cè)區(qū)間[Ti+ Ti]，其中，i=l, 2，…，q，其中q為本步驟中重新獲得的檢測(cè)區(qū)間的個(gè)數(shù)，且令Ttl為-50°C，Tq為60°C。
[0037]重新獲得檢測(cè)區(qū)間[U] (i=l，2，...，(!)后，與步驟105類似，獲得每個(gè)檢測(cè)區(qū)間[Th，Ti] (i = l，2，"、q)的溫度補(bǔ)償信號(hào)?？蛇x的，在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間[Th，Ti](i=l, 2，…，q)內(nèi)任意一個(gè)溫度值處對(duì)健康結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取檢測(cè)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)，即檢測(cè)區(qū)間[!^,Ti]的溫度補(bǔ)償信號(hào)為檢測(cè)區(qū)間[!^,Ti]對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)Si。優(yōu)選的,在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間[Th, Ti] (i=l, 2，…，q)的溫度中間值.T — Tl~^+Tl，
i=l, 2，…，q處對(duì)健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取健康檢測(cè)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間[Ti+ Ti]的溫度補(bǔ)償信號(hào)，即作為檢測(cè)區(qū)間[IVpTi]對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)Si。
[0038]隨后，與步驟106類似，對(duì)待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。測(cè)量待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號(hào)并且對(duì)待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)時(shí)，測(cè)出此時(shí)的溫度T，如果該溫度T處于[TmTi],(1=1, 2，-,q)區(qū)間之內(nèi)，則取Si作為基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比即可很好地消除溫度影響。
[0039]本發(fā)明第一實(shí)施例中，無論步驟104中獲得的各個(gè)檢測(cè)區(qū)間的溫度范圍值相同還是不同，采用第一實(shí)施例提供的方法均能夠正確的對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。
[0040]圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例中提供的一種溫度補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。本發(fā)明實(shí)施例提供的方法可以由本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)檢測(cè)裝置來執(zhí)行，該裝置可以由軟件和/或硬件來實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括:
[0041]步驟201、將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，其中，每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)，溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值。
[0042]對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)時(shí)，待檢測(cè)結(jié)構(gòu)為機(jī)械結(jié)構(gòu)，例如飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、尾翼和副翼等。通過測(cè)量獲得待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍為[Tmin，TfflaJ，其中，Tfflin和Tmax分別為工作溫度范圍的最小值和工作溫度范圍的最大值。
[0043]將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，每個(gè)檢測(cè)區(qū)間滿足溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值即可，具體劃分檢測(cè)區(qū)間的操作可優(yōu)選包括:將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)輔助區(qū)間，并獲取每個(gè)輔助區(qū)間的上限邊界溫度值。優(yōu)選的，所述將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)輔助區(qū)間具體包括:以預(yù)設(shè)步長(zhǎng)將所述工作溫度范圍劃分為等間隔的至少兩個(gè)輔助區(qū)間。即以預(yù)設(shè)步長(zhǎng)k將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍[Tmin, TmaJ劃分獲得的輔助區(qū)間為[Tmin+(j-l)k，Tmin+jk]A*，j=l，2，…，n，其中η為輔助區(qū)間的個(gè)數(shù)。最后一個(gè)輔助區(qū)間的上限邊界溫度值L即為Tmin+jk大于或者等于工作溫度范圍的最大值。根據(jù)各個(gè)輔助區(qū)間[Tmin+(j-l)k，Tmin+jk]，能夠直接獲取每個(gè)輔助區(qū)間的上限邊界溫度值依次為Tmin+k, Tmin+2k,...，Tmin+nk。
[0044]將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間還包括:計(jì)算預(yù)設(shè)溫度下的損傷導(dǎo)致的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式
[0045]Ad = Sx - St
[0046]其中，為損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，St為健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值。由于1Sf為損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)即具有典型損傷的檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于預(yù)設(shè)溫度這一固定溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，即Sg為固定結(jié)構(gòu)處于固定溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，故Si為一固定值，并且由于St為健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，即St同樣為固定結(jié)構(gòu)處于固定溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，故St同樣為固定值。由于
Ad 和St這兩個(gè)固定值之間的差值，故Ad為固定值。在獲取Ad時(shí)，損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)和健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)與待檢測(cè)結(jié)構(gòu)類型為相同類型的結(jié)構(gòu)，只是損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)上具有典型損傷，健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)上沒有損傷，而待檢測(cè)結(jié)構(gòu)上可能具有損傷。優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)固定溫度為室溫。由于實(shí)驗(yàn)證明，k溫度和-k溫度下的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值的絕對(duì)值相等，因此在計(jì)算所述第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值時(shí)，優(yōu)先計(jì)算室溫環(huán)境下的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值，以簡(jiǎn)單快捷的獲取第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值，從而能夠節(jié)約結(jié)構(gòu)檢測(cè)成本。
[0047]計(jì)算每個(gè)上限邊界溫度值下所述溫度導(dǎo)致的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式:
[0048]Aj 二 Sj - STmin
[0049]其中，η為輔助區(qū)間的數(shù)量，I ^ j ^ n ；Tmin為所述工作溫度范圍的最小值，Sj和sTmin分別為所述健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)在所述上限邊界溫度下和所述工作溫度范圍最小值下的檢測(cè)信號(hào)幅值。由于S」和Srmin均為健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)的溫度補(bǔ)償信號(hào)幅值，故N與損傷無關(guān)，只與溫度有關(guān)，能夠反應(yīng)溫度對(duì)健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào)幅值的影響。
[0050]計(jì)算各個(gè)上限邊界溫度值L處第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值Cj =務(wù)。
[0051]由于第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值A(chǔ)d為固定值，和各個(gè)上限邊界溫度值下的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值后，即可獲得比例值Cj。
[0052]以溫度為橫坐標(biāo)，所述比例值為縱坐標(biāo)，根據(jù)各上限邊界溫度值處的比例值擬合信號(hào)曲線。
[0053]結(jié)合各上限邊界溫度值和各上限邊界溫度值對(duì)應(yīng)的比例值，根據(jù)所有點(diǎn)(Tmin+jk，Cj)擬合信號(hào)曲線，可選的，采用最小二乘法根據(jù)所有點(diǎn)(Tmin+jk，Cj)擬合信號(hào)曲線。需要說明的是，本發(fā)明對(duì)信號(hào)曲線的擬合方法不作限定，只要能夠擬合出以溫度為橫坐標(biāo)，所述比例值為縱坐標(biāo)的信號(hào)曲線即可。
[0054]根據(jù)所述信號(hào)曲線和所述比例值，將所述工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，使得每個(gè)檢測(cè)區(qū)間上限邊界值和下限邊界值處比例值之間的變化值小于或等于設(shè)定門限值。
[0055]當(dāng)溫度造成的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷造成的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值的比例值小于或等于設(shè)定門限值時(shí)，溫度造成的信號(hào)差異將明顯地小于由損傷造成的信號(hào)差異，其中設(shè)定門限值可以選為0.3。本發(fā)明對(duì)設(shè)定門限值不作限定，只要當(dāng)比例值小于所述設(shè)定門限值時(shí)，溫度造成的信號(hào)差異明顯小于損傷造成的信號(hào)差異即可。根據(jù)所述信號(hào)曲線和所述比例值，將所述工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間具體包括以設(shè)定門限值為縱坐標(biāo)變化值從Tmin開始逐步截取信號(hào)曲線，并將截取的每一段信號(hào)曲線的右端對(duì)應(yīng)的溫度記為Ti,其中，i=l，2，…，m，m為檢測(cè)區(qū)間的個(gè)數(shù)，并且，Ttl為Tmin。另外，不管最后一段信號(hào)曲線的右端對(duì)應(yīng)的溫度大于還是等于工作溫度范圍的最大值，都將工作溫度范圍的最大值令為最后一個(gè)檢測(cè)區(qū)間的上限邊界值。
[0056]綜上，本發(fā)明任意實(shí)施例的結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法中，最后一個(gè)檢測(cè)區(qū)間的上限邊界值為工作溫度范圍的最大溫度值，其他檢測(cè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的比例值的變化值等于設(shè)定門限值。
[0057]步驟202、測(cè)量每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)。
[0058]測(cè)量每個(gè)檢測(cè)區(qū)間[Ti^Ti](其中i=l，2，...，!!!)內(nèi)健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號(hào)值，以作為溫度補(bǔ)償信號(hào)。由步驟101可知，任意檢測(cè)區(qū)間中溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值。由于任意檢測(cè)區(qū)間[Th，Ti](其中i=l，2，...，!!!)的上限邊界溫度值Ti下所述溫度導(dǎo)致的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值ΑΤ?與所述任意檢測(cè)區(qū)間[!^,Ti]的下限邊界溫度值IV1下所述溫度導(dǎo)致的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值A(chǔ)t^i，故任意檢測(cè)區(qū)間[IV1Ji]內(nèi)(AivAivi) /Ad小于等于設(shè)定門限值。
[0059]可選的，所述計(jì)算每個(gè)檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)，包括:在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間中一溫度值處對(duì)健康結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取檢測(cè)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)。優(yōu)選的，所述計(jì)算每個(gè)檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)，包括:在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間的溫度中間值處對(duì)健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取健康檢測(cè)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)。即對(duì)于任意檢測(cè)區(qū)間[Ti+ Ti](其中i=l，2，…，m)，在其溫度中間值TTTUTi)/2處測(cè)量健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)。步驟203、在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間對(duì)所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲得檢測(cè)信號(hào)，并基于所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)。
[0060]所述基于該檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)，包括:根據(jù)檢測(cè)時(shí)的當(dāng)前溫度值識(shí)別當(dāng)前所處的檢測(cè)區(qū)間，作為當(dāng)前檢測(cè)區(qū)間；獲取所述當(dāng)前檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)，將所述檢測(cè)信號(hào)減去所述溫度補(bǔ)償信號(hào)，作為修正后的檢測(cè)信號(hào)。
[0061]具體的，對(duì)待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)時(shí)，通過壓力傳感器等獲得響應(yīng)信號(hào)以及待檢測(cè)結(jié)構(gòu)所處的溫度T，根據(jù)待檢測(cè)結(jié)構(gòu)所處的溫度T和各個(gè)檢測(cè)區(qū)間[Th，Ti]，判斷待檢測(cè)結(jié)構(gòu)所處的檢測(cè)區(qū)間，并且獲取檢測(cè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償信號(hào)，將所述檢測(cè)信號(hào)減去所述溫度補(bǔ)償信號(hào)，作為修正后的檢測(cè)信號(hào)。
[0062]本發(fā)明實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)的溫度補(bǔ)償方法，通過在結(jié)構(gòu)檢測(cè)之前將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為多個(gè)檢測(cè)區(qū)間，使得每個(gè)檢測(cè)區(qū)間內(nèi)溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值，并且獲得每個(gè)檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)。當(dāng)結(jié)構(gòu)檢測(cè)時(shí)，使用相應(yīng)的溫度補(bǔ)償信號(hào)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除溫度對(duì)檢測(cè)信號(hào)的影響，正確的完成結(jié)構(gòu)的健康檢測(cè)。
[0063]圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例中提供的一種溫度補(bǔ)償方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。本發(fā)明實(shí)施例和本發(fā)明第二實(shí)施例處于統(tǒng)一構(gòu)思，在本發(fā)明實(shí)施例中未詳述的內(nèi)容，請(qǐng)參考本發(fā)明第二實(shí)施例。如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的方法包括:
[0064]步驟301、將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，其中，每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)，溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值。
[0065]將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間包括:將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)輔助區(qū)間，并獲取每個(gè)輔助區(qū)間的上限邊界溫度值。優(yōu)選的，所述將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)輔助區(qū)間具體包括:以預(yù)設(shè)步長(zhǎng)將所述工作溫度范圍劃分為等間隔的至少兩個(gè)輔助區(qū)間。將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間還包括:計(jì)算預(yù)設(shè)溫度下的損傷導(dǎo)致的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式
[0066]Ad = S1- St
[0067]其中，Sg為損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，St為健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值；
[0068]計(jì)算每個(gè)上限邊界溫度值下所述溫度導(dǎo)致的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式:
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種溫度補(bǔ)償方法，其特征在于，包括: 將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，其中，每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)，溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值； 測(cè)量每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)； 在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間對(duì)所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲得檢測(cè)信號(hào)，并基于所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間包括: 將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)輔助區(qū)間，并獲取每個(gè)輔助區(qū)間的上限邊界溫度值； 計(jì)算預(yù)設(shè)溫度下的損傷導(dǎo)致的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式
其中，Sg為損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，St為健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度 下的檢測(cè)信號(hào)幅值； 計(jì)算每個(gè)上限邊界溫度值下所述溫度導(dǎo)致的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式:
其中，η為輔助區(qū)間的數(shù)量，I ^ j ^ n ；Tmin為所述工作溫度范圍的最小值，Sj和STmin分別為所述健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)在所述上限邊界溫度值L和所述工作溫度范圍最小值Tmin下的檢測(cè)信號(hào)幅值； 計(jì)算各個(gè)上限邊界溫度值L處第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與預(yù)設(shè)溫度處第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值Cj = ~ 以溫度為橫坐標(biāo)，所述比例值為縱坐標(biāo)，根據(jù)各上限邊界溫度值Tj處的比例值擬合信號(hào)曲線； 根據(jù)所述信號(hào)曲線和所述比例值，將所述工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，使得每個(gè)檢測(cè)區(qū)間上限邊界值和下限邊界值處比例值之間的變化值小于或等于設(shè)定門限值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于: 最后一個(gè)檢測(cè)區(qū)間的上限邊界值為工作溫度范圍的最大值，其他檢測(cè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的比例值的變化值等于設(shè)定門限值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述信號(hào)曲線和所述比例值，將所述工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間之后，還包括: 計(jì)算各所述檢測(cè)區(qū)間所對(duì)應(yīng)的溫度范圍值中的最小值，并以所述最小值為步長(zhǎng)重新將所述工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)輔助區(qū)間具體包括:以預(yù)設(shè)步長(zhǎng)將所述工作溫度范圍劃分為等間隔的至少兩個(gè)輔助區(qū)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量每個(gè)檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)，包括: 在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)一溫度值處對(duì)健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取健康檢測(cè)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量每個(gè)檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)，包括: 在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間的溫度中間值處對(duì)健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲取健康檢測(cè)信號(hào)作為所述檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于該檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)，包括: 根據(jù)檢測(cè)時(shí)的當(dāng)前溫度值識(shí)別當(dāng)前所處的檢測(cè)區(qū)間，作為當(dāng)前檢測(cè)區(qū)間； 獲取所述當(dāng)前檢測(cè)區(qū)間的溫度補(bǔ)償信號(hào)，將所述檢測(cè)信號(hào)減去所述溫度補(bǔ)償信號(hào)，作為修正后的檢測(cè)信號(hào)。
9.一種溫度補(bǔ)償裝置，其特征在于，包括: 檢測(cè)區(qū)間劃分單元，用于將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，其中，每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)，溫度導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與損傷導(dǎo)致的檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值的變化值小于或等于設(shè)定門限值； 溫度補(bǔ)償信號(hào)測(cè)量單元，用于測(cè)量每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)； 檢測(cè)信號(hào)獲得并修正單元，用于在每個(gè)所述檢測(cè)區(qū)間對(duì)所述待檢測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，獲得檢測(cè)信號(hào)，并基于所述檢測(cè)區(qū)間內(nèi)的溫度補(bǔ)償信號(hào)修正所述檢測(cè)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)區(qū)間劃分單元包括: 輔助區(qū)間劃分單元，用于將待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)輔助區(qū)間，并獲取每個(gè)輔助區(qū)間的上限邊界溫度值； 第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值計(jì)算單元，用于計(jì)算預(yù)設(shè)溫度下的損傷導(dǎo)致的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式
AtJ — Sj _ St 其中，Sg為損傷檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值，St為健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)處于所述預(yù)設(shè)溫度下的檢測(cè)信號(hào)幅值； 第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值單元，用于計(jì)算每個(gè)上限邊界溫度值下所述溫度導(dǎo)致的第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值依據(jù)如下公式:
其中，η為輔助區(qū)間的數(shù)量，I ^ j ^ n ;Tmin為所述工作溫度范圍的最小值，Sj和STmin分別為所述健康檢測(cè)結(jié)構(gòu)在所述上限邊界溫度值L和所述工作溫度范圍最小值Tmin下的檢測(cè)信號(hào)幅值； 比例值計(jì)算單元，用于計(jì)算各個(gè)上限邊界溫度值L處第二檢測(cè)信號(hào)幅度差異值與預(yù)設(shè)溫度處的第一檢測(cè)信號(hào)幅度差異值之間的比例值Cj = ~ 信號(hào)曲線擬合單元，用于以溫度為橫坐標(biāo)，所述比例值為縱坐標(biāo)，根據(jù)各上限邊界溫度值Tj處的比例值擬合信號(hào)曲線； 檢測(cè)區(qū)間選擇單元，用于根據(jù)所述信號(hào)曲線和所述比例值，將所述工作溫度范圍劃分為至少兩個(gè)檢測(cè)區(qū)間，使得每個(gè)檢測(cè)區(qū)間上限邊界值和下限邊界值處比例值之間的變化值小于或等于設(shè)定門限值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于: 最后一個(gè)檢測(cè)區(qū)間的上限邊界值為工作溫度范圍的最大值，其他檢測(cè)區(qū)間對(duì)應(yīng)的比例值的變化值等于設(shè)定門限值。
【文檔編號(hào)】G01D3/032GK104180823SQ201410011527
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】杜朝亮, 王奕首, 卿新林 申請(qǐng)人:中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司