一种基于压缩感知的导波场重构方法

发布时间：2022-01-26 21:38

　　导波场分析法可有效识别和表征结构损伤,但受限于奈奎斯特采样定律,全波场信号的采集耗时严重。为提高全波场信号的获取效率,现有方法依靠压缩感知和激光多普勒测振技术,以少量空间测点信号重构出原始波场,然而该类方法依赖具有一定随机性的抖动采样策略,在商用激光多普勒测振系统上不便实现。为解决这一问题,该文提出了一种基于均匀稀疏采样策略的导波场重构方法,并搭建压电片激励/扫描式激光多普勒测振仪传感（PZT激励/SLDV传感）实验平台,对含人工损伤的铝板进行实验验证。实验结果表明,该方法可将空间测点数减少到奈奎斯特采样点数的10%以下,并在导波场重构精度及损伤成像精度方面达到与抖动采样策略的同等水平,且提高了导波场分析法的实用性和工作效率。 

【文章来源】：压电与声光. 2020,42(01)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

二维测量区域像素化示意图

基追踪降噪算法在求解时需要传感矩阵满足一定的正交性,因此,采样策略须兼顾随机性与均匀性[7]。此处采样策略包括了测点分布和假定源分布。现有研究利用抖动采样法生成空间测点[6-7],假定源则为均匀分布,如图2(a)所示。然而抖动采样具有随机性,现有商用SLDV系统内置的测量方式为均匀网格,并不支持随机测点设置。本文将抖动采样点替换为等间隔均匀采样点以保证SLDV的稀疏采样更易实现,采样设置如图2(b)所示。均匀稀疏采样形成的传感矩阵的冗余度高于抖动稀疏采样,这是它们的本质区别。本文通过大量实验数据计算证实,在传感矩阵冗余度较高的情况下使用SPGL1算法求解导波场CS方程,能以非常高的概率求得满足条件的稀疏解,因此,均匀稀疏采样策略亦可精确重构出原始波场。利用假定源激励函数的幅值信息可成像假定源区域的所有声源,损伤作为二次声源亦可被识别。由于SLDV测量系统直接测量的是结构表面的离面速度,因此,S0模态导波非常弱,A0模态在测量信号中占主导地位,利用v(f)中A0模态部分进行损伤成像,成像指标index(x,y)定义为

构建PZT激励/SLDV传感实验平台,如图3所示。待测试件为厚1 mm的T6061型铝板,如图4所示。在铝板表面粘贴直径为?SymbolFC@7 mm的压电片作激励源,在激励源上方设置长10 mm的凹槽模拟损伤。测量区域宽、高均为81.5 mm,M=221,在每个测点上采集10次数据后取均值以提高信噪比。假定源区域宽81.5 mm,高180 mm,假定源点数N=2 695,等于取该区域Nyquist点数,采样压缩率为(1-M/N)×100%=91.8%,即实际采样点数减少至Nyquist点数的8.2%。激励信号为中心频率250 kHz的五峰波,信号能量主要集中在100～400 kHz,故选择该区间作为计算频段。图4 待测铝板试件示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]主动Lamb波结构损伤监测中的非线性信号提取[J]. 潘群,王强.  压电与声光. 2014(05)



本文编号：3611209