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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利基于多维波速可信度加权的复合材料板结构冲击判位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：CN115993228B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06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：202211673557.2，技术领域涉及：G01M7/08；该发明授权基于多维波速可信度加权的复合材料板结构冲击判位方法是由曾捷;徐云涛;朱清峰;徐吉洪;赵悦琦;陈斌斌;陈向飞设计研发完成，并于2022-12-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于多维波速可信度加权的复合材料板结构冲击判位方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种基于多维波速可信度加权的复合材料板结构光纤冲击判位方法，属于结构健康监测的冲击载荷辨识领域。包括以下步骤，步骤一：四边固支板面光纤FBG传感网络布置；步骤二：用光纤FBG传感器实时采集信号，冲击信号经过小波变换，用广义互相关求解冲击信号的时间延迟；步骤三：测定多方向下该复合材料板的应力波波速范围，根据波达时延和波速范围，确定冲击点的初步范围；步骤四：设定判位偏差e，根据e计算八组传感器关于网格节点的横纵坐标可信度矩阵；步骤五：对冲击点的初步范围内的网格节点进行可信度加权，确定冲击点的位置。本发明所述方法通过对多维波速可信度加权，确定各向异性板上冲击点的位置。本发明简单方便，适用性较广。

本发明授权基于多维波速可信度加权的复合材料板结构冲击判位方法在权利要求书中公布了：1.基于多维波速可信度加权的复合材料板结构光纤冲击判位方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：四边固支板面光纤FBG传感网络布置；具体为： 以边长为l四边固支复合材料板为正方形应变监测区域OABC，板面上布置有分布式光纤FBG传感器网络，由9个光纤FBG传感器组成；其中，中心位置光纤FBG传感器编号为FBG0和四周位置光纤FBG传感器编号依次为FBGi,i∈1,2,...8，i为各四周光纤传感器的编号；中心光纤传感器FBG0位于板面的几何中心其位置坐标设为0,0，四周光纤传感器FBGi以等间距形式布置于以中心传感器为圆心、半径为的圆周上，相邻四周光纤传感器的圆心角为45°，位置坐标为ai,bi；其中中心光纤传感器FBG0与任意一个四周光纤传感器FBGi组成一组传感器对，共组成八组传感器对；上述光纤FBG传感器粘贴方向均平行于板面X方向以获取板结构表面单一方向应变，以此构成板面光纤FBG传感器网络； 步骤二：用光纤FBG传感器实时采集信号，冲击信号经过小波变换，用广义互相关求解冲击信号的时间延迟；具体为： 对于单次冲击，中心光纤传感器FBG0接受的信号为m0，各四周光纤传感器FBGi接收的冲击信号为mi；上述信号为非平稳的随机信号，具有较多的频率成分和模式；采用小波变换对冲击信号进行变时窗分析，滤掉不相关的频率信息，提取出所需的主频信号所在的时域信息经过小波变换后得到的主频信号为m′0和mi′；其中，小波基函数如下： 式中，a为伸缩因子，表示对母小波函数在时间轴上的伸缩，a1表示伸展，a1表示收缩，b为平移因子,表示对母小波函数中心位置的左右平移；t为时间变量； 任意平方可积函数ft的连续小波变换公式如下： Wfa,b为函数ft连续小波变换，R是实数域，ψ*表示复共轭运算；ψa,bt表示母小波函数ψt经a，b调节过后产生的小波基函数； 对小波变换得到的信号m′0和mi′进行以PHAT为加权函数的广义互相关运算，其公式为： 其中τ为冲击产生的应力波从冲击位置传递到光纤光栅传感器处所需的时间；f为频数变量；e作为数学常数，是自然对数函数的底数； 计算两传感器检测到应力波的波达时间差，其公式为： 使得为最大值时的τ即为传感器FBG0和传感器FBGi的波达时延，记为ΔT0i； 步骤三：测定多方向下该复合材料板的应力波波速范围，根据波达时延和波速范围，确定冲击点的初步范围；具体为： 在复合材料板面中心及四个顶角设定共5个冲击测试点进行冲击，对每个冲击测试点都根据9个传感器接收到应力波的具体时间与各传感器具体位置获得9个不同方向上的应力波波速，取5*9个应力波波速的最大值作为vmax、最小值作为vmin，进而获得粗略的应力波波速范围vmin,vmax； 将板面划分出n×n,n∈[50,80]个小正方形网格，边长为将每个网格点视为潜在冲击点；设任意网格节点M坐标为Xm,Ym，四周光纤传感器FBGi的坐标为ai,bi，中心光纤传感器FBG0的坐标为0,0；将各FBGi、FBG0与网格节点M距离定义为Ri和R0，其计算公式如下： 传感器对中FBG0和FBGi关于网格节点之间的距离的差值定义为δ0i，其计算公式为： |Ri-R0|＝δ0i6 根据距离的双曲线理论,当距离差δ0i为定值时，能够判断该冲击点位于中心光纤传感器FBG0和四周光纤传感器FBGi所确定的双曲线上，传感器位置即为双曲线的焦点； 若板面所有方向上的应力波波速一致且恒定为V，则该传感器对中FBG传感器接收到冲击信号的时间延迟ΔT0i为： ΔT0i＝δ0iV7 将8个四周光纤传感器FBGi分别与中心光纤传感器FBG0配对，能够得到8组光纤FBG传感器对，若已知每一组传感器对的ΔT0i与V，可根据式7求得距离差δ0i； 由于复合材料板结构的各向异性特点，使得相应的波速V为不确定量，故求得的距离差δ0i也为不确定量，其范围为δ0imin,δ0imax； 其中δ0imin和δ0imax的值分别为： 式8中vmin,vmax分别为上述5个冲击测试点所测得应力波波速的最小值和最大值：式9中t0为FBG传感器相邻采样点的时间间隔； 根据冲击信号的波速V和波达时延ΔT0i都能够求得距离差δ0i的范围；由于传感器FBG0和传感器FBGi的位置是固定且已知的，根据距离差δ0i可初步确定冲击位置的范围定义为S0i； 由于存在8组光纤FBG传感器对，故可求得8个初步冲击范围为S0i,i∈1,2,3,...,8； 步骤四：设定判位偏差e，根据e计算八组传感器关于网格节点的横纵坐标可信度矩阵；具体为： 由于真实冲击位置X,Y与其最近网格点的横纵坐标必小于等于网格边长的一半，故设定网格边长的一半定义为判位偏差e，对于坐标为ai,bi的四周传感器FBGi和坐标为0,0的中心传感器FBG0传感器对，分别测出在网格节点MXm,Ym的判位偏差e固定的情况下，此传感器组产生该判位偏差e所需的距离偏差Δδx、Δδy； 其中Ri和R0可由式5求出，和分别为光纤传感器FBG0和光纤传感器FBGi到点Xm+e,Ym的距离可由式11求得，和分别为光纤传感器FBG0和光纤传感器FBGi到点Xm,Ym+e的距离可由式12求得； 由于判位偏差e为固定值，距离偏差Δδ越大，该传感器组对于距离差δ0i的准确度要求越低；进一步说明此传感器组对网格点M的横、纵坐标判位可信度较高；同时从式10中发现，网格节点的距离偏差Δδx、Δδy与波速V、波达时延ΔT0i无关，仅由传感器对位置及网格节点的坐标确定； 将八组传感器对与板面上的全部网格点，按照式10、式11、式12开展计算，能够得到八组传感器对关于全部网格点的横、纵坐标距离偏差Δδx、Δδy； 将所有网格节点相对于不同传感器对的距离偏差Δδx、Δδy定义为可信度K、K，得到板面全部网格节点的横、纵坐标各八组可信度矩阵； 步骤五：对冲击点的初步范围内的网格节点进行可信度加权，确定冲击点的位置；具体为： 对于步骤三中求得的8个初步冲击范围S0i,i∈1,2,3,...,8，将其中包含的网格节点，将步骤四中的可信度K、K分别代入并加权；如式13所示，若网格点M处于S所确定的冲击点范围内时，则权值Qxi、Qyi为可信度Kxi、Kyi；否则为0； 网格节点M的总权值Q、Q为： 将复合材料板面上全部网格点进行可信度加权计算，求得各网格点横纵坐标的总权值Q、Q；权值最大者的坐标即可判定为冲击判定点的对应坐标，从而实现冲击判位。

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