钢梁与CFRP板粘结缺陷智能检测方法及系统与流程

技术特征：
1.一种钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测方法，其特征在于，所述方法包括：使用敲击工具敲击采用cfrp加固的钢梁结构表面的损伤位置，采集对应的声音信号并对声音信号进行预处理；对预处理后的声音信号提取l阶mfcc系数，形成mfcc矩阵；将mfcc矩阵转换为mfcc特征图，并以脱粘面积为标签制作数据集；搭建cnn神经网络模型，通过所述数据集训练cnn神经网络模型；通过训练好的cnn神经网络模型对采用cfrp加固的钢梁结构进行脱粘位置定位和脱粘面积识别。2.根据权利要求1所述的钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测方法，其特征在于，通过labview平台和麦克风采集声音信号。3.根据权利要求2所述的钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测方法，其特征在于，所述预处理包括采用巴特沃斯滤波器进行降噪。4.根据权利要求1所述的钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测方法，其特征在于，所述对预处理后的声音信号提取l阶mfcc系数，形成mfcc矩阵具体包括：将预处理后的声音信号通过高通滤波器进行高频预加重，并进行信号分帧和加窗；对分帧加窗后的各帧信号进行快速傅里叶变换得到各帧的频谱；对声音信号的频谱取模平方得到声音信号的能量谱；将能量谱通过三角形滤波器组进行mel滤波；计算每个滤波器组输出的对数能量；对数能量进行离散余弦变换得到l阶mfcc系数；通过将一段信号分成l帧，每帧信号提取l阶mfcc指数，一段信号形成l*l的mfcc矩阵。5.根据权利要求4所述的钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测方法，其特征在于，所述将mfcc矩阵转换为mfcc特征图，并以脱粘面积为标签标制作数据集具体包括：以2 cm *2cm、2 cm *4cm、4 cm *4cm、4 cm *6cm、6 cm *6cm的面积缺陷作为损伤量化指标，获取不同工况下敲击损伤位置的中间部位得到的mfcc矩阵作为数据样本，以mfcc的阶数为横轴，以时间序列为纵轴，将mfcc矩阵转换为灰度图，得到不同工况下对应的mfcc灰度图作为数据集。6.根据权利要求1所述的钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测方法，其特征在于，所述cnn神经网络模型包括依次连接的输入层、9*9卷积层、2*2池化层、7*7卷积层、2*2池化层、5*5卷积层、2*2池化层、第一全连接层、第二全连接层；激活函数采用relu函数，采用交叉熵损失函数进行分类输出，优化器采用sgd函数进行优化。7.根据权利要求1所述的钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测方法，其特征在于，所述通过训练好的cnn神经网络模型对采用cfrp加固的钢梁结构进行脱粘位置定位和脱粘面积识别具体包括：对待测的钢梁与cfrp板粘结结构表面进行网格划分；使用敲击工具依次敲击不同网格对应的位置，分别采集对应的待测声音信号并对待测声音信号进行预处理；分别对预处理后的待测声音信号提取l阶mfcc系数，形成待测mfcc矩阵；分别将待测mfcc矩阵转换为待测mfcc特征图，分别输入训练好的cnn神经网络模型，输
出脱粘位置定位结果和脱粘面积识别结果。8.一种钢梁与cfrp板粘结缺陷智能检测系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块：用于采集使用敲击工具敲击采用cfrp加固的钢梁结构表面的损伤位置产生的声音信号；数据处理模块：用于对声音信号进行预处理，对预处理后的声音信号提取l阶mfcc系数，形成mfcc矩阵；数据集制作模块：用于将mfcc矩阵转换为mfcc特征图，并以脱粘面积为标签制作数据集；模型训练模块：用于搭建cnn神经网络模型，通过所述数据集训练cnn神经网络模型；脱粘识别模块：用于通过训练好的cnn神经网络模型对采用cfrp加固的钢梁结构进行脱粘位置定位和脱粘面积识别。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如权利要求1~7任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如权利要求1~7任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种钢梁与CFRP板粘结缺陷智能检测方法及系统，所述方法包括：使用敲击工具敲击采用CFRP加固的钢梁结构表面的损伤位置，采集对应的声音信号并对声音信号进行预处理；对预处理后的声音信号提取L阶MFCC系数，形成MFCC矩阵；将MFCC矩阵转换为MFCC特征图，并以脱粘面积为标签制作数据集；搭建CNN神经网络模型，通过所述数据集训练CNN神经网络模型；通过训练好的CNN神经网络模型对采用CFRP加固的钢梁结构进行脱粘面积识别。本发明将声音频率损伤识别方法与深度学习等方法结合起来，实现对钢梁与CFRP板粘结结构的脱粘面积识别，可进行脱粘部位定位及脱粘面积量化识别。进行脱粘部位定位及脱粘面积量化识别。进行脱粘部位定位及脱粘面积量化识别。


技术研发人员：江健 吴文彬 陈乙轩
受保护的技术使用者：武汉地震工程研究院有限公司
技术研发日：2022.04.02
技术公布日：2022/5/5