(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111546254.X (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市拱 墅区潮王路 18号 (72)发明人 卢彭真　张志却　丁宇　石擎天　 谢凯　解文宗　 (74)专利代理 机构 杭州天正专利事务所有限公 司 33201 代理人 王兵　崔国艳 (51)Int.Cl. G01N 29/04(2006.01) G01N 29/44(2006.01) G06F 30/27(2020.01) (54)发明名称 一种基于智能算法和超声相控阵技术的钢 结构检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于智能算法和超声相 控阵技术的钢结构检测方法， 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， 借助结构分析软件建立钢结构分析 模型； 结构分析软件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 能算法建立损伤定位模型； 对超声波 聚焦点的移动进行区域检测； 定位缺陷位置； 现 场控制计算机处理数据并传输回PC终端计算机， 实现直观显示和统计的功能。 本发 明的有益效果 是： 钢结构检测中损伤位置定位准确、 损伤程度 检测效率高。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114324584 A 2022.04.12 CN 114324584 A 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； 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； 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： 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 。 5.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。 6.根据权利要求5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 。 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： 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， 对智权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114324584 A 2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。 8.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。 9.根据权利要求8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P C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。 10.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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114324584 A 3