本发明属于复合材料结构损伤识别领域，尤其涉及基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法及系统。
背景技术：
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
2、近年来，超声导波技术凭借监测范围广、对损伤敏感等优点，被广泛应用在飞机机翼、列车转向架等结构的状态检测中。其主要原理为：使用激励器在结构中激发导波，当导波在结构中传播时遇到结构损伤，会发生反射、折射等行为，利用接收器感知导波信号的变化，再通过信号处理方法实现对结构损伤的成像与定位。
3、常见的损伤成像方法有时间反转、层析成像、概率诊断成像等，其中概率诊断成像方法具有计算简单、无需密集的传感阵列等优势，有明显的工程应用潜力。
4、概率诊断成像方法的结果由损伤指数、概率分布函数等参数决定，存在结果受形状因子β影响大，路径交叉点容易出现伪像、难以实现对多个损伤的识别等问题。而导波信号的飞行时间是重要的特性参数，为此，很多学者利用飞行时间(time of flight,tof)对概率诊断成像方法进行了改进。比如通过利用飞行时间了定义新的损伤指数和概率分布函数等方式，实现对损伤的高精度成像，也实现了对多损伤的成像。因此可以得出结论，在概率诊断成像方法中融入tof这一时间特征，能够有效解决传统概率诊断成像方法存在的问题。
5、发明人发现，tof的获取过程中不可避免会引入误差且有些误差是不可避免的。比如，第一，有的导波仪器无法保证同时采集激励和导波信号；第二，仪器的信号采集电路会导致信号相移，如图2所示，这些因素都会影响tof的准确度，不利于结构的损伤识别。
技术实现思路
1、为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法及系统，其只需要得到信号的到达时刻，而无需获取准确的tof，这有效避免获取时间特征过程中的大部分的误差来源，且对于导波仪器而言，不再需要采集激励信号便可实现精确的损伤成像。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明的第一方面提供基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法，包括如下步骤：
4、基于获取的复合材料板在无损状态下信号路径的健康响应信号，以及对应的信号路径的长度和角度，计算任意角度的群速度；
5、基于获取的复合材料板在无损状态下信号路径的健康响应信号和有损状态下信号路径的损伤响应信号确定受损伤信号路径，在受损伤信号路径中，根据受损路径散射信号的到达时刻定义成像路径的到达时刻差，对比激励器不同而接收器相同的成像路径的到达时刻差，确定损伤的数量；
6、根据损伤的数量筛选成像的路径，基于绘制的待监测区域的成像路径的到达时刻差地图和筛选后成像的路径的到达时刻差，结合成像路径的概率分布函数，得到所有成像路径的概率成像图。
7、本发明的第二方面提供基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别系统，包括：
8、响应信号获取模块，其用于获取复合材料板在无损状态下信号路径的健康响应信号和有损状态下信号路径的损伤响应信号；
9、群速度确定模块，其用于结合信号路径的长度和角度，以及复合材料板在无损状态下信号路径的健康响应信号，得到任意角度的群速度；
10、损伤数量确定模块，其用于结合复合材料板在无损状态下信号路径的健康响应信号和有损状态下信号路径的损伤响应信号，在受损伤信号路径中，计算成像路径的到达时刻差，根据成像路径的到达时刻差确定损伤的数量；
11、损伤概率输出模块，其用于结合绘制的成像路径的到达时刻差地图和成像路径的到达时刻差，结合成像路径的概率分布函数，得到监测区域的损伤概率。
12、本发明的第三方面提供一种计算机可读存储介质。
13、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法中的步骤。
14、本发明的第四方面提供一种计算机设备。
15、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法中的步骤。
16、本发明的第五方面提供一种程序产品。
17、一种程序产品，所述程序产品为计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法中的步骤。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、1、本发明提出的基于超声导波信号到达时刻的概率诊断成像方法，只需要得到信号的到达时刻，而无需获取准确的tof，这有效避免获取时间特征过程中的大部分的误差来源，且对于导波仪器而言，不再需要采集激励信号便可实现精确的损伤成像。
20、2、在求解信号群速度方面，传统的方法需要得到激励信号的开始时间和响应信号的到达时间的差，之后根据距离计算速度，而本发明提出的方法利用了相同角度不同长度路径的响应信号的到达时刻的差，得到了速度。在获取速度的过程中，无需采集激励信号，降低了对信号采集系统的要求。
21、3、本发明定义了成像路径，由两个激励器相同，接收器相邻的信号路径组成，每个成像路径的到达时刻差定义为两条信号路径的到达时刻的差值。利用成像路径的差值进行成像，相较传统方法使用信号的飞行时间而言，可以降低因滤波电路等因素带来的时间上的误差，一方面无需采集激励信号，另一方面保证提高了时间参数的精度。
22、4、本发明将激励器相同成像路径分为一组，根据损伤指数确定受损伤影响的成像路径。在结构中存在多损伤时，只使用每一组激励器相同的成像路径中最外侧的两个成像路径进行成像，而不使用中间的成像路径，因为中间的成像路径更容易受多个损伤影响，这样增加了损伤定位精度。
23、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法，其特征在于， 包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法，其特征在于，所述基于获取的复合材料板在无损状态下信号路径的健康响应信号， 以及对应的信号路径的长度和角度，计算任意角度的群速度，包括：
3.如权利要求1所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法，其特征在于，所述受损伤信号路径的确定方法为：
4.如权利要求1所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法，其特征在于，所述根据损伤的数量筛选成像的路径，包括： 当只有1个损伤时，在每一组成像路径中，使用所有的受损伤影响的路径进行成像， 当存在多个损伤时，只使用在每一组激励器相同的成像路径中， 受损伤影响路径中， 最外侧的两个成像路径进行成像。
5.如权利要求1所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法，其特征在于，在确定损伤的数量后，还包括根据区域中损伤数量的不同，确定是否对激励器不同而接收器相同的成像路径进行合并，判断的依据为：如果两个具有两个相同接收器的成像路径，它们的到达时刻差的差值小于设定的阈值时，认为这两个成像路径受同一个损伤影响，之后将这两个成像路径合并成一个成像路径。
6.如权利要求1所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法，其特征在于，在获取复合材料板在无损状态下信号路径的健康响应信号和有损状态下信号路径的损伤响应信号之前，还包括根据lamb波的传播特性，确定最佳激励信号频率，确定时根据健康响应信号和损伤响应信号的幅值和模态特点来选取频段；
7.基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别系统，其特征在于， 包括：
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法中的步骤。
9.一种计算机设备， 包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法中的步骤。
10.一种程序产品，所述程序产品为计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于导波信号到达时差的复合材料损伤识别方法中的步骤。
