基於超聲波的跨材料結構監測方法

簡介

該技術利用傳感器激發超聲波形成結構,並捕獲已傳送的信號,對測量所得的信號進行分解以獲得超聲波能量頻域特徵,用於訓練可識別損傷的人工智能模型。該技術可用於檢查各種材料(例如金屬和複合材料)的損傷。

完成研究日期
2023
商品化機會
用於管道、鐵軌等機械構件的定期損傷檢測;用於動力電池生產過程的電池內部狀態監測
解決方案

傳統的基於模型的超聲波損傷識別方法需要大量重複且繁瑣的建模工作。此外,適用於一種材料的超聲傳播建模不能直接應用於其他材料,導致為一種材料開發的損傷檢測模型難以用於其他材料。

創新技術
  • 將超聲波傳感器/傳感器網絡獲取的原始超聲波信號分解為離散頻帶以獲得波能量分佈特徵,並由此建構超聲波能量分佈特徵向量。
  • 進行主成分分析以達到特徵向量的降維,實現高計算效率的後續分類。
  • 基於人工智能的分類器經過訓練,再輸入能量分佈特徵向量的主成分,可自動識別損壞。該技術可用於金屬和複合材料等不同材料的損傷檢查和結構健康監測。
主要成效
  • 無須在各種材料中建立複雜的波傳播模型,實現高效損傷識別。
  • 此方法適用於不同材料的損傷檢測,無需分析取決於材料特性的超聲波傳播。
  • 用於損傷檢測的基於人工智能的分類器只需一小組超聲波數據便能更新,以應用於新材料。
  • 可達致超過90%的損傷識別準確率。
獎項
  • 日內瓦國際發明展2023銅獎
  • 亞洲國際創新發明展2023金獎
應用範疇
  • 管道、鐵軌、風力發電機葉片的損傷檢測。
  • 電池生產的狀態監測和質量控制

專利申請

  • 短期專利:HK30082364
香港生產力促進局

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