北京工业大学王舒昱获国家专利权
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龙图腾网获悉北京工业大学申请的专利一种壁板结构健康监测SHM传感器节点网络构建方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119619293B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411686078.3,技术领域涉及:G01N29/04;该发明授权一种壁板结构健康监测SHM传感器节点网络构建方法是由王舒昱;吴斌;贾蓓;刘秀成;高翔;徐统设计研发完成,并于2024-11-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种壁板结构健康监测SHM传感器节点网络构建方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种壁板结构健康监测SHM传感器节点网络构建方法,首先计算得到兰姆波的透射系数频谱,作为兰姆波对整体壁板进行结构健康监测时频率选择的依据。对透射兰姆波能量等高线进行合理的阈值设定,结合传感器对缺陷的检测能力以及检测要求,确定单个传感器节点的可覆盖范围。以第一级接收传感器为起点,基于逐级递推布局策略构建监测传感网络在整体壁板中的空间布局,利用整体传感网络中所有节点链路总长最小原则,将两个距离很近、覆盖范围大致相同的竞争节点进行筛选和剔除,达到对逐级递推方式建构的传感器网络进行优化的目的。该方法可实现整体壁板中兰姆波结构健康监测传感器网络的布局,解决实际工程中的监测难题。
本发明授权一种壁板结构健康监测SHM传感器节点网络构建方法在权利要求书中公布了:1.一种壁板结构健康监测SHM传感器节点网络构建方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤1整体壁板结构中的兰姆波频散特性仿真分析;基于有限元仿真软件,建立变厚度、曲面壁板结构模型,模拟兰姆波在整体壁板中的传播过程;密集提取空间不同位置的兰姆波响应信号,基于二维傅里叶变换获得频率-波数关系识别兰姆波的模态成分,得到不同板厚条件下兰姆波的成分信息,作为兰姆波接收信号频散补偿的参考依据; 步骤2揭示壁板结构中不同几何特征结构对兰姆波的传播特性的影响规律;保持整体壁板的为某一厚度不变,以步骤1中的结论进行频散补偿;分析壁板结构中加强筋及口盖几何特征对兰姆波传播特性的影响,探究不同截面类型加强筋结构对板中兰姆波传播特性的影响;对比分析某一频段内入射和透射兰姆波信号的模态成分及幅值频谱,揭示几何特征结构对兰姆波模态转换及能量分布的影响规律; 步骤3计算整体壁板结构中兰姆波的透射系数频谱,以指导兰姆波最佳激励频段的选择;根据步骤2结果中的选择兰姆波的模态成分,分别提取位于几何特征前和后若干观测点时域波形进行二维傅里叶变换,其结果在频域上幅值脊线的比值计算得到兰姆波透射系数谱,揭示壁板结构中几何特征对透射兰姆波的梳状滤波效应; 步骤4提取不同方向兰姆波能量波阵面构建等高线;选取步骤3中透射系数频谱中兰姆波透射系数高的频段进行激励,对整体壁板结构进行健康监测;在壁板中密集提取兰姆波在不同传播路径下的时域信号,并绘制兰姆波能量相同的波阵面;对其进行合理的阈值设定构建透射兰姆波能量等高线,根据传感器对缺陷的检测能力以及检测要求,确定单个传感器节点的可覆盖范围; 步骤5基于透射能量密度等高线的逐级递推布局策略构建无线传感网络;设定传感网络的起始点,由步骤4得到所设阈值下该节点对应的兰姆波透射能量等高线和单个传感器节点的可监测范围,结合缺陷定位的角度范围要求,确定等高线上的接收传感器节点数量和位置,定义为一级接收节点;以一级接收传感器为起点,重复上述步骤确定二级节点的数量和位置,逐级递推完成监测传感网络在整体壁板中的空间布局; 6对逐级递推方式建构的传感器网络进行优化设计;将两个距离近、覆盖范围相同的节点定义为竞争节点;以最高检测率和两个相邻传感器之间的最低相关性为优化指标,利用传感网络中所有节点链路总长最小原则,对竞争性节点进行筛选和剔除。
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