41、温度缩放：用于结构健康监测的有效温度补偿方法

温度缩放：用于结构健康监测的有效温度补偿方法

1. 引言

结构健康监测（SHM）近年来备受关注，它有潜力优化或消除维护周期，并且为更广泛使用轻质材料提供了机会。基于导波超声（GUW）的方法在许多应用中很有吸引力，因为只需少量传感器就能检测大面积的损伤。传感器网络的集成具有快速检测大面积区域的优势，且避免了手动操作传感器带来的测量误差。

然而，基于GUW的SHM系统在实际应用中面临一个主要问题，即温度对信号的影响。虽然已经开发了许多方法来解决这个问题，如最优基线选择（OBS）、基线信号拉伸（BSS）和动态时间规整（DTW），但这些方法通常需要大量的内存和计算资源。

位置特定温度补偿（LSTC）是一种满足计算和存储要求的方法，适用于管道系统的永久监测。在LSTC中，通过环绕管道的换能器环发送扭转T(0,1) GUW模式，检测来自焊缝和端部的反射波，利用温度相关的波速确定时间信号上对应特定位置的点，从而进行温度补偿。

本文提出了一种用于GUW pitch catch测量的温度补偿方法——温度缩放（TS）。TS与LSTC思路相似，计算和存储成本低，可用于集成在传感器节点中的微控制器进行简单的损伤检测，提取的特征也可用于损伤定位。TS使用温度相关函数实现温度补偿，考虑的是整个时间信号的温度相关特征，而非特定位置的振幅。在某些条件下，TS还能在不了解当前温度的情况下进行温度补偿。

2. 温度缩放方法的损伤检测

2.1 方法原理

TS方法考虑到GUW的某些特征（如信号振幅）与波传播介质的温度有关。为了降低计算和存储成本，TS仅考虑信号的个别特征，包括信号的最大值M、M在时间轴上的位置tmax以及包含最大值的