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专利号: 202111546254X
申请人: 浙江工业大学
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:

1.一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

获取钢结构初始信息;

按照构件类型对钢结构构件进行分组;

以钢结构初始信息和构建分组情况作为建模依据,借助结构分析程序建立钢结构分析模型;使用建构分析软件建模时需先根据设计信息各构件分组情况建立无损伤状况下的钢结构模型,并按子构件类型将模型分组,并将各子构件损伤情况数字化用于后期统计信息形成训练样本;

结构分析程序对钢结构不同部位构件损伤进行模拟,进而得到损伤后的模态信息;

对不同部位损伤后模态数据分析归纳整理,形成训练样本;

采用智能算法将钢结构不同构件的损伤情况作为输入参数,对应模态参数作为输出参数,把不同输入参数与输出参数组合形成训练样本;利用组合的训练样本,对智能算法构建的模型进行训练学习,学习的结果没有达到精度要求则需要进行不断迭代计算,直到模型学习训练的结果达到规定精度要求,建立基于智能算法的损伤定位模型;所述智能算法包括群智能算法、模拟退火算法、贝叶斯方法、高斯过程、神经网络及各种代理模型;

根据智能算法损伤定位系统给出的定位信息,属于超声相控阵系统的PC终端计算机通过改变多通道仪器的设定实现超声波聚焦点的移动进行区域检测;

检测人员持阵列探头向待检测区域发射若干组信号,接收端接收待检测区域的回波信号并截取若干组散射回波信号;将接收的每组所述散射信号的时间序列反转,并选取每组中一个幅值最大的时间点,定位缺陷位置;

现场控制计算机处理获取的数据,并将处理后的数据用长距离传输通信方式输入到控制室的PC终端计算机,实现直观显示和统计的功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:所述钢结构初始信息包括桥梁的施工图信息、钢结构线路信息、钢结构材料信息和当前状态钢结构模态信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:为提高智能算法对钢结构损伤位置判定的精度和收敛速度,将钢结构整体按构件类型离散成不同的子构件,根据钢结构受力情况可细分为梁构件、杆构件、支撑构件。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:在原有无损伤模型中引入损伤,引入损伤的部位按照子构件分组情况确定,确保每个子构件至少引入一次损伤,引入损伤方式可采用减少损伤部位模量、设置单元缺口、甚至移除部分单元,利用结构分析软件输出钢结构不同部位在单损伤状态下的模态参数。

5.根据权利要求4所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:所述单损伤状态指在结构分析模型中每次仅需要模拟单个构件受损工况,由智能算法将各单构件损伤工况及对应模态样本进行随机组合,获得多构件同时受损的多损伤工况对应模态信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:结构分析模型建立后,需要根据实测钢结构模态信息反算钢结构损伤位置,对智能算法损伤定位精度进行判断,若满足精度要求则智能损伤定位模型建立完成,否则需要重新迭代优化智能算法,直至满足精度要求;其中,所述智能算法采用归一化的损伤信号指标NDSI作为网络输入向量进行具体损伤定位,以归一化的损伤信号指标NDSI作为网络输入向量的损伤识别,且智能算法定位损伤位置与实际损伤位置误差小于超声相控阵技术的最大扫描范围即为满足精度要求。

7.根据权利要求1所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:所述多通道仪器分为阵列发射和阵列接收两部分,由PC终端计算机控制,通过控制相控阵探头的位置实现对待检测区域的扫查。

8.根据权利要求7所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:所述相控阵探头由聚焦声束组成,聚焦声束由一定数目的阵元组成,所述PC终端计算机通过移动阵元进而控制相控阵探头扫查待检测区域。

9.根据权利要求1所述的一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢结构检测方法,其特征在于:现场控制计算机按如下方法处理获取的数据:阵列接收电路将反射回来的超声波信号转换成可以测量的电压,通过数据处理,最终得到保存在现场控制计算机内存中的数据,采用将总线转换成RS232总线转换成RS485总线,实现长距离传输后再转换成RS232。