CS损伤成像中的时间逆转多重信号分类算法

CS损伤成像中的时间逆转多重信号分类算法

顾建祖1,周春杰1,骆英1,王自平1,徐晨光2

(1.江苏大学 机械工业机械结构损伤检测评估技术重点实验室,江苏 镇江212013;2.江苏大学 理学院,江苏 镇江212013)

摘要将时间逆转多重信号分类算法应用于混凝土结构内部损伤检测中,由换能器单元发射的信号和接收的损伤回波信号构建传递矩阵,并通过对传递矩阵奇异值分解后得到的奇异值反映了损伤的数量与损伤的程度,奇异向量则包含了损伤信息,基于多重信号分类算法结合奇异向量对CS内部结构成像并实现损伤定位,通过数值仿真和实验验证了时间逆转成像方法用于CS损伤检测的可行性,实现了损伤的准确定位。

关键词CS;时间逆转;奇异值分解;多重信号分类算法

收稿日期:2015-04-28

基金项目:国家自然科学基金资助项目(11272138;11402101);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20123227130002)

作者简介:顾建祖(1961—),男,副教授。研究方向:超声无损检测。E-mali:gjz@ujs.edu.cn

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.12.005

中图分类号TN317+.5文献标识码A

Time Reversal Multiple Signal Classification Algorithm for Imaging of CS Damage

GU Jianzu1,ZHOU Chunjie1,LUO Ying1,WANG Ziping1,XU Chenguang2

(1.Mechanical Structure Damage Detection Technology Laboratory,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China;

2.School of Science,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)

AbstractThe time reversal multiple signal classification algorithm can be applied to the damage detection of concrete structure.The transfer matrix is constructed though the transmitted signals and scatter signals obtained by transducer arrays,and then decomposed to get the singular value that reflects the damage quantity and the singular vectors contain the damage information.The concrete structure is imaged by MUSIC algorithm.Numerical simulation and experiments verify the feasibility of the time reversal imaging method for accurate damage detection of concrete structure.

KeywordsCS;time reversal;singular value decomposition;MUSIC algorithm

超声检测方法具有成本低廉,操作简单,对环境无害等优点被广泛应用于混凝土结构(Concrete Structure,CS)检测中,如大型桥梁结构,房屋结构等[1-3]。常规超声检测方法仅在时域内对CS中损伤散射信号进行分析,难以区别复杂的散射波形;时间逆转成像技术则是结合入射波场与散射波场有效信息(更多与损伤相关的信息)在时频范围内来定位损伤,因此将时间逆转成像技术运用到CS损伤检测中,可以获得更准确的定位结果。

时间逆转法是基于波场散射理论,将接收到的声波信号作时反处理,重新发射,声波聚焦区域为次级声源/损伤区域处。……