CN104180823B - 一种温度补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无损检测和结构健康监测技术，尤其涉及一种温度补偿方法及装置。该方法包括：将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值；测量每个所述检测区间内的温度补偿信号；在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。该方法能够有效消除温度改变对结构损伤信号的影响，以正确的对结构进行健康监测及无损检测。

Description

一种温度补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及无损检测和结构健康监测技术，尤其涉及一种温度补偿方法及装置。

背景技术

结构健康监测能大幅度地降低机械装备或其他复杂工程结构的维护时间和成本。对结构进行健康监测时，结构损伤造成的信号改变（声信号、电信号、光信号等）通常要比监测信号低一个量级左右，因此由损伤造成的信号改变常常很微弱，很容易受到其他因素的干扰。例如，在非振动环境下（机械装备处于非运转状态时），温度的改变对测量信号的影响是最显著的，由损伤造成的信号改变通常与由温度造成的信号改变在同一个量级，因此，在非振动环境下由损伤造成的信号改变很容易受到温度的干扰。

现有的温度补偿方法通过分别分析待检测结构或信号检测设备的物理性质随温度变化情况，以通过一个数学模型定量地对温度变化对损伤造成的信号改变进行补偿，从而降低温度对损伤造成的信号改变的影响。

然而实际上，温度的变化不仅会影响结构的物理性质（如弹性常数、电磁常数等），还会影响传感及传感器与结构连接界面的物理性质，甚至对信号的产生及接受系统也会造成影响。因此，单纯分析某一个因素，比如弹性常数随温度变化的性质，是不能完整地衡量温度对最终测量信号的影响的。所以，虽然目前国际上有不少数学模型可以描述温度对某一个物理性质的影响,但是由于具体结构的复杂性以及在多因素的共同作用下，用一个数学模型定量地对温度影响进行补偿是不准确地、实现难度大。因此，发展出一种实用、简便且高效的方法来消除温度对结构损伤信号的影响是非常有必要和有意义的。

发明内容

本发明实施例提供一种温度补偿方法及装置，以有效消除温度对结构损伤造成的信号改变的影响，从而准确测量结构的损伤信号。

本发明实施例提供了一种温度补偿方法，所述方法包括：

将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值；

测量每个所述检测区间内的温度补偿信号；

在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。

对应地，本发明实施例还提供了一种温度补偿装置，所述装置包括：

检测区间划分单元，用于将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值；

温度补偿信号测量单元，用于测量每个所述检测区间内的温度补偿信号；

检测信号获得并修正单元，用于在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。

本发明实施例提出了一种温度补偿方法及装置，在测量损伤对结构造成的信号改变之前首先将结构的工作温度范围划分为多个检测区间，并且每个检测区间内温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值，有效消除温度改变对结构损伤信号的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明第一实施例中提供的一种温度补偿方法的实现流程图；

图2是本发明第一实施例中划分检测区间的示意图；

图3是本发明第二实施例中提供的一种温度补偿方法的实现流程图；

图4是本发明第三实施例中提供的一种温度补偿方法的实现流程图；

图5是本发明第四实施例中提供的一种温度补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明第一实施例中提供的一种温度补偿方法的实现流程图，如图1所示，本发明第一实施例中的结构检测方法包括：

步骤101、确定待检测结构的工作温度范围。例如，待检测结构的工作温度范围为（-50℃，60℃），即工作温度范围的最小值T_min和工作温度范围的最大值T_max分别为-50℃和60℃。

步骤102、划分辅助区间并测量辅助信号。具体的，以合适的温度为步长，将所述工作温度范围划分为多个辅助区间，例如，以2℃为步长，将所述工作温度范围（-50℃，60℃）划分为55个辅助区间。并且获取每个辅助区间的上限边界温度值-48℃,…,58℃和60℃，在各个上限边界温度值和工作温度范围最小值-50℃下测量健康检测结构的信号作为辅助信号。

步骤103、拟合信号曲线。计算预设温度例如20℃下的损伤导致的第一检测信号幅度差异值依据如下公式

$A_d=S_T^d-S_T$

其中，为损伤检测结构处于20℃的检测信号幅值，S_T为健康检测结构处于20℃下的检测信号幅值；

计算每个上限边界温度值-48℃，…，58℃和60℃以及工作温度范围最小值-50℃下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值依据如下公式：

$A_j=S_j-{S_T}_{\min }$

其中，n为辅助区间的数量，1≦j≦n；S_j和分别为所述健康检测结构在所述上限边界温度值T_j和所述工作温度范围最小值T_min下的检测信号幅值；

计算各个上限边界温度值T_j处第二检测信号幅度差异值与第一检测信号幅度差异值之间的比例值

以温度为横坐标，所述比例值为纵坐标，根据各上限边界温度值T_j处的比例值拟合信号曲线。

步骤104、划分检测区间。当温度造成的信号差异的幅度峰值与损伤造成的信号差异幅度峰值的比值低于设定门限值时，由温度造成的信号差异将明显小于由损伤造成的信号差异（设定门限值可取为0.3），这样就可以排除由温度变化造成的信号干扰。图2是本发明第一实施例中划分检测区间的示意图，如图2所示，以设定门限值（例如，设定门限值为0.3）为纵坐标变化值从-50℃开始逐步截取信号曲线，将截取的每一段信号的右端所对应的温度记为T_i，其中，i=1,2,…,m，m为检测区间的个数，并且，T₀为-50℃，T_m为60℃。

步骤105、测量温度补偿信号。可选的，在每个所述检测区间[T_i-1,T_i](i=1,2,…,m)内任意一个温度值处对健康结构进行检测，获取检测信号作为所述检测区间的温度补偿信号，即检测区间[T_i-1,T_i]的温度补偿信号为检测区间[T_i-1,T_i]对应的基准信号S_i。优选的，在每个所述检测区间[T_i-1,T_i](i=1,2,…,m)的温度中间值处对健康检测结构进行检测，获取检测区间[T_i-1,T_i]对应的基准信号S_i。

步骤106、健康监测。测量待检测结构的响应信号并且对待检测结构进行健康监测时，测出此时的温度T，如果该温度T处于[T_i-1,T_i]，(i-1,2,…,m)区间之内，则取S_i作为基准信号进行对比即可很好地消除温度影响。

需要说明的是，第一实施例的步骤104划分检测区间[T_i-1,T_i]（i=1,2,…,m）之后，还可以取T_z=min|T_i-T_i-1|（i=1,2,…,m）。并且以T_z为步长从‐50℃开始离散温度区间（-50℃，60℃）重新获得检测区间[T_i-1,T_i]，其中，i=1,2,…,q，其中q为本步骤中重新获得的检测区间的个数，且令T₀为-50℃，T_q为60℃。

重新获得检测区间[T_i-1,T_i]（i=1,2,…,q）后，与步骤105类似，获得每个检测区间[T_i-1,T_i]（i=1,2,…,q）的温度补偿信号。可选的，在每个所述检测区间[T_i-1,T_i](i=1,2,…,q)内任意一个温度值处对健康结构进行检测，获取检测信号作为所述检测区间的温度补偿信号，即检测区间[T_i-1,T_i]的温度补偿信号为检测区间[T_i-1,T_i]对应的基准信号S_i。优选的，在每个所述检测区间[T_i-1,T_i](i=1,2,…,q)的温度中间值i=1,2,…,q处对健康检测结构进行检测，获取健康检测信号作为所述检测区间[T_i-1,T_i]的温度补偿信号，即作为检测区间[T_i-1,T_i]对应的基准信号S_i。

随后，与步骤106类似，对待检测结构进行健康监测。测量待检测结构的响应信号并且对待检测结构进行健康监测时，测出此时的温度T，如果该温度T处于[T_i-1,T_i]，(i=1,2,…,q)区间之内，则取Si作为基准信号进行对比即可很好地消除温度影响。

本发明第一实施例中，无论步骤104中获得的各个检测区间的温度范围值相同还是不同，采用第一实施例提供的方法均能够正确的对结构进行健康监测。

图3是本发明第二实施例中提供的一种温度补偿方法的实现流程图。本发明实施例提供的方法可以由本发明实施例提供的结构检测装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件来实现。如图3所示，本发明实施例提供的方法包括：

步骤201、将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值。

对结构进行健康监测时，待检测结构为机械结构，例如飞机的机身、机翼、尾翼和副翼等。通过测量获得待检测结构的工作温度范围为[T_min，T_max]，其中，T_min和T_max分别为工作温度范围的最小值和工作温度范围的最大值。

将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，每个检测区间满足温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值即可，具体划分检测区间的操作可优选包括：将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间，并获取每个辅助区间的上限边界温度值。优选的，所述将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间具体包括：以预设步长将所述工作温度范围划分为等间隔的至少两个辅助区间。即以预设步长k将待检测结构的工作温度范围[T_min，T_max]划分获得的辅助区间为[T_min+(j-1)k,T_min+jk]，其中，j=1,2,…,n，其中n为辅助区间的个数。最后一个辅助区间的上限边界温度值T_j即为T_min+jk大于或者等于工作温度范围的最大值。根据各个辅助区间[T_min+(j-1)k,T_min+jk]，能够直接获取每个辅助区间的上限边界温度值依次为T_min+k,T_min+2k,…,T_min+nk。

将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间还包括：计算预设温度下的损伤导致的第一检测信号幅度差异值依据如下公式

$A_d=S_T^d-S_T$

其中，为损伤检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值，S_T为健康检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值。由于为损伤检测结构即具有典型损伤的检测结构处于预设温度这一固定温度下的检测信号幅值，即为固定结构处于固定温度下的检测信号幅值，故为一固定值，并且由于S_T为健康检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值，即S_T同样为固定结构处于固定温度下的检测信号幅值，故S_T同样为固定值。由于A_d为和S_T这两个固定值之间的差值，故A_d为固定值。在获取A_d时，损伤检测结构和健康检测结构与待检测结构类型为相同类型的结构，只是损伤检测结构上具有典型损伤，健康检测结构上没有损伤，而待检测结构上可能具有损伤。优选的，所述预设固定温度为室温。由于实验证明，k温度和-k温度下的第一检测信号幅度差异值的绝对值相等，因此在计算所述第一检测信号幅度差异值时，优先计算室温环境下的第一检测信号幅度差异值，以简单快捷的获取第一检测信号幅度差异值，从而能够节约结构检测成本。

计算每个上限边界温度值下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值依据如下公式：

$A_j=S_j-{S_T}_{\min }$

其中，n为辅助区间的数量，1≦j≦n；T_min为所述工作温度范围的最小值，S_j和分别为所述健康检测结构在所述上限边界温度下和所述工作温度范围最小值下的检测信号幅值。由于S_j和均为健康检测结构无损检测的温度补偿信号幅值，故A_j与损伤无关，只与温度有关，能够反应温度对健康检测结构响应信号幅值的影响。

计算各个上限边界温度值T_j处第二检测信号幅度差异值与第一检测信号幅度差异值之间的比例值

由于第一检测信号幅度差异值A_d为固定值，和各个上限边界温度值下的第二检测信号幅度差异值后，即可获得比例值c_j。

以温度为横坐标，所述比例值为纵坐标，根据各上限边界温度值处的比例值拟合信号曲线。

结合各上限边界温度值和各上限边界温度值对应的比例值，根据所有点（T_min+jk，c_j）拟合信号曲线，可选的，采用最小二乘法根据所有点（T_min+jk，c_j）拟合信号曲线。需要说明的是，本发明对信号曲线的拟合方法不作限定，只要能够拟合出以温度为横坐标，所述比例值为纵坐标的信号曲线即可。

根据所述信号曲线和所述比例值，将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间，使得每个检测区间上限边界值和下限边界值处比例值之间的变化值小于或等于设定门限值。

当温度造成的第二检测信号幅度差异值与损伤造成的第一检测信号幅度差异值的比例值小于或等于设定门限值时，温度造成的信号差异将明显地小于由损伤造成的信号差异，其中设定门限值可以选为0.3。本发明对设定门限值不作限定，只要当比例值小于所述设定门限值时，温度造成的信号差异明显小于损伤造成的信号差异即可。根据所述信号曲线和所述比例值，将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间具体包括以设定门限值为纵坐标变化值从T_min开始逐步截取信号曲线，并将截取的每一段信号曲线的右端对应的温度记为T_i，其中，i=1,2,…,m，m为检测区间的个数，并且，T₀为T_min。另外，不管最后一段信号曲线的右端对应的温度大于还是等于工作温度范围的最大值，都将工作温度范围的最大值令为最后一个检测区间的上限边界值。

综上，本发明任意实施例的结构检测方法中，最后一个检测区间的上限边界值为工作温度范围的最大温度值，其他检测区间对应的比例值的变化值等于设定门限值。

步骤202、测量每个所述检测区间内的温度补偿信号。

测量每个检测区间[T_i-1,T_i]（其中i=1,2,…,m）内健康检测结构的响应信号值，以作为温度补偿信号。由步骤101可知，任意检测区间中温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值。由于任意检测区间[T_i-1,T_i]（其中i=1,2,…,m）的上限边界温度值T_i下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值与所述任意检测区间[T_i-1,T_i]的下限边界温度值T_i-1下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值，故任意检测区间[T_i-1,T_i]内小于等于设定门限值。

可选的，所述计算每个检测区间内的温度补偿信号，包括：在每个所述检测区间中一温度值处对健康结构进行检测，获取检测信号作为所述检测区间的温度补偿信号。优选的，所述计算每个检测区间内的温度补偿信号，包括：在每个所述检测区间的温度中间值处对健康检测结构进行检测，获取健康检测信号作为所述检测区间的温度补偿信号。即对于任意检测区间[T_i-1,T_i](其中i=1,2,…,m)，在其温度中间值TTTT_i-1+T_i)/2处测量健康检测结构的响应信号作为所述检测区间的温度补偿信号。步骤203、在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。

所述基于该检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号，包括：根据检测时的当前温度值识别当前所处的检测区间，作为当前检测区间；获取所述当前检测区间的温度补偿信号，将所述检测信号减去所述温度补偿信号，作为修正后的检测信号。

具体的，对待检测结构进行健康监测时，通过压力传感器等获得响应信号以及待检测结构所处的温度T，根据待检测结构所处的温度T和各个检测区间[T_i-1,T_i]，判断待检测结构所处的检测区间，并且获取检测区间对应的温度补偿信号，将所述检测信号减去所述温度补偿信号，作为修正后的检测信号。

本发明实施例提供的结构无损检测的温度补偿方法，通过在结构检测之前将待检测结构的工作温度范围划分为多个检测区间，使得每个检测区间内温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值，并且获得每个检测区间的温度补偿信号。当结构检测时，使用相应的温度补偿信号对检测信号进行补偿，从而消除温度对检测信号的影响，正确的完成结构的健康检测。

图4是本发明第三实施例中提供的一种温度补偿方法的实现流程图。本发明实施例和本发明第二实施例处于统一构思，在本发明实施例中未详述的内容，请参考本发明第二实施例。如图4所示，本发明实施例提供的方法包括：

步骤301、将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值。

将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间包括：将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间，并获取每个辅助区间的上限边界温度值。优选的，所述将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间具体包括：以预设步长将所述工作温度范围划分为等间隔的至少两个辅助区间。将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间还包括：计算预设温度下的损伤导致的第一检测信号幅度差异值依据如下公式

$A_d=S_T^d-S_T$

其中，为损伤检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值，S_T为健康检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值；

计算每个上限边界温度值下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值依据如下公式：

其中，n为辅助区间的数量，1≦j≦n；T_min为所述工作温度范围的最小值，S_j和分别为所述健康检测结构在所述上限边界温度T_j下和所述工作温度范围最小值T_min下的检测信号幅值。

计算各个上限边界温度值T_j处第二检测信号幅度差异值与第一检测信号幅度差异值之间的比例值

以温度为横坐标，所述比例值为纵坐标，根据各上限边界温度值处的比例值拟合信号曲线；

根据所述信号曲线和所述比例值，将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间，使得每个检测区间上限边界值和下限边界值处比例值之间的变化值小于或等于设定门限值。

通过本步骤将待检测结构的工作温度范围[T_min，T_max]划分为多个检测区间[T_i-1,T_i]，其中，i=1,2,…,m，m为检测区间的个数，并且，令T₀为工作温度范围的最小温度值T_min，T_m为工作温度范围的最大值T_max。

最后一个检测区间的上限边界值为工作温度范围的最大值，其他检测区间对应的比例值的变化值等于设定门限值。

步骤302、计算各所述检测区间所对应的温度范围值中的最小值，并以所述最小值为步长重新将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间。

计算任意检测区间[T_i-1,T_i]所对应的温度范围值W_i依据如下公式

W_i=T_i–T_i-1

其中，i=1,2,…,m。通过计算获得步骤101中各个检测区间的温度范围值W_i（i=1,2,…,m）中的最小值Q，以最小值Q为步长，将所述待检测结构的工作温度范围重新划分为至少两个检测区间[T_i-1,T_i]，i=1,2,…,q，其中q为本步骤中获得的检测区间的个数，并且令T₀为工作温度范围的最小值T_min，T_q为工作温度范围的最大值T_max。

本实施例中，最后一个检测区间的上限边界值为工作温度范围的最大温度值，其他检测区间对应的比例值的变化值等于设定门限值。

步骤303、测量每个所述检测区间内的温度补偿信号。

可选的，测量每个检测区间[T_i-1,T_i]（其中i=1,2,…,q）内任意一个温度值处健康检测结构的响应信号值，以作为温度的补偿值。优选的，所述计算每个检测区间内的温度补偿信号，包括：在每个所述检测区间的温度中间值处对健康检测结构进行检测，获取健康检测信号作为所述检测区间的温度补偿信号。即对于任意检测区间[T_i-1,T_i]，在其温度中间值T=(T_i-1+T_i)/2处测量健康检测结构的响应信号作为所述检测区间的温度补偿信号。

步骤304、在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。

所述基于该检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号，包括：根据检测时的当前温度值识别当前所处的检测区间，作为当前检测区间；获取所述当前检测区间的温度补偿信号，将所述检测信号减去所述温度补偿信号，作为修正后的检测信号。

具体的，对待检测结构进行健康监测时，通过压力传感器等获得响应信号以及待检测结构所处的温度T，根据待检测结构所处的温度T和各个检测区间[T_i-1,T_i]，判断待检测结构所处的检测区间，并且获取检测区间对应的温度补偿信号，将所述检测信号减去所述温度补偿信号，作为修正后的检测信号。

综上，本发明第二实施例中各个检测区间的温度范围值不同，第二实施例中检测区间的个数较少，在所有检测区间内损伤造成的信号干扰均大于温度造成的信号干扰，但是由于各个检测区间的温度范围值不同，获取检测区间的温度补偿信号的过程较为复杂。本发明第三实施例中检测区间的个数比本发明第二实施例中检测区间的个数多，在任意检测区间内，损伤造成的信号干扰也是均大于温度造成的信号干扰。另外，相比于第二实施例中的检测方法，第三实施例中需要获取的检测区间个数较多，相应的，检测区间的温度补偿信号的个数较多。即本发明第二实施例为根据设定门限值选取合适的离散温度步长使在该温度步长内由温度造成的信号改变都明显小于损伤信号的方法；本发明第三实施例为选取在整个温度区间内都满足临界值条件的最短温度步长作为基准温度步长的方法。在对结构的实际检测过程中，可根据实际需求和实验条件选择第二实施例中的方法或第三实施例中的方法。

图5是本发明第四实施例中提供的一种温度补偿装置的结构示意图，本发明装置实施例和本发明中方法实施例处于统一构思，在本发明装置实施例中未详述的内容，请参考本发明方法实施例。如图5所示，本发明第四实施例提供的装置包括：

检测区间划分单元401，用于将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值；

温度补偿信号测量单元402，用于测量每个所述检测区间内的温度补偿信号；

检测信号获得并修正单元403，用于在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。

所述检测区间划分单元401包括：辅助区间划分单元，用于将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间，并获取每个辅助区间的上限边界温度值；第一检测信号幅度差异值计算单元，用于计算预设温度下的损伤导致的第一检测信号幅度差异值依据如下公式

$A_d=S_T^d-S_T$

其中，为损伤检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值，S_T为健康检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值；第二检测信号幅度差异值单元，用于计算每个上限边界温度值下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值依据如下公式：

$A_j=S_j-{S_T}_{\min }$

其中，n为辅助区间的数量，1≦j≦n；T_min为所述工作温度范围的最小值，S_j和分别为所述健康检测结构在所述上限边界温度值T_j和所述工作温度范围最小值T_min下的检测信号幅值；比例值计算单元，用于计算各个上限边界温度值T_j处第二检测信号幅度差异值与第一检测信号幅度差异值之间的比例值信号曲线拟合单元，用于以温度为横坐标，所述比例值为纵坐标，根据各上限边界温度值T_j处的比例值拟合信号曲线；检测区间选择单元，用于根据所述信号曲线和所述比例值，将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间，使得每个检测区间上限边界值和下限边界值处比例值之间的变化值小于或等于设定门限值。

第四实施例中最后一个检测区间的上限边界值为工作温度范围的最大温度值，其他检测区间对应的比例值的变化值等于设定门限值。

本实施例提供的温度补偿装置，通过将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，使得每个检测区间内温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值。即本发明利用基于损伤信号幅值划分基准信号温度步长补偿结构健康监测环境，从而可以不考虑诸如结构材料特性（如弹性模量）和结构预应力的影响，仅仅利用不同温度下的结构响应信号，通过拟合插值获取某一个变温度区间下的中间时刻温度的结构响应信号作为基准，进而消除温度对监测结果的影响。

本实施例提供的温度补偿装置用于执行本发明任意实施例提供的温度补偿方法，具备相应的功能模块，达到相同的技术效果。

上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种温度补偿方法，其特征在于，包括：

将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值；

测量每个所述检测区间内的温度补偿信号；

在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间包括：

将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间，并获取每个辅助区间的上限边界温度值；

计算预设温度下的损伤导致的第一检测信号幅度差异值依据如下公式

$A_d=S_T^d-S_T$

其中，为损伤检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值，S_T为健康检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值；

计算每个上限边界温度值下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值依据如下公式：

$A_j=S_j-S_{T_{min}}$

其中，n为辅助区间的数量，1≦j≦n；T_min为所述工作温度范围的最小值，S_j和分别为所述健康检测结构在所述上限边界温度值T_j和所述工作温度范围的最小值T_min下的检测信号幅值；

计算各个上限边界温度值T_j处第二检测信号幅度差异值与预设温度处第一检测信号幅度差异值之间的比例值

以温度为横坐标，所述比例值为纵坐标，根据各上限边界温度值T_j处的比例值拟合信号曲线；

根据所述信号曲线和所述比例值，将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间，使得每个检测区间上限边界值和下限边界值处比例值之间的变化值小于或等于设定门限值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

最后一个检测区间的上限边界值为工作温度范围的最大值，其他检测区间对应的比例值的变化值等于设定门限值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号曲线和所述比例值，将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间之后，还包括：

计算各所述检测区间所对应的温度范围值中的最小值，并以所述最小值为步长重新将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间具体包括：

以预设步长将所述工作温度范围划分为等间隔的至少两个辅助区间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量每个检测区间内的温度补偿信号，包括：

在每个所述检测区间内一温度值处对健康检测结构进行检测，获取健康检测信号作为所述检测区间的温度补偿信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述测量每个检测区间内的温度补偿信号，包括：

在每个所述检测区间的温度中间值处对健康检测结构进行检测，获取健康检测信号作为所述检测区间的温度补偿信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于该检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号，包括：

根据检测时的当前温度值识别当前所处的检测区间，作为当前检测区间；

获取所述当前检测区间的温度补偿信号，将所述检测信号减去所述温度补偿信号，作为修正后的检测信号。

9.一种温度补偿装置，其特征在于，包括：

检测区间划分单元，用于将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个检测区间，其中，每个所述检测区间内，温度导致的检测信号幅度差异值与损伤导致的检测信号幅度差异值之间的比例值的变化值小于或等于设定门限值；

温度补偿信号测量单元，用于测量每个所述检测区间内的温度补偿信号；

检测信号获得并修正单元，用于在每个所述检测区间对所述待检测结构进行检测，获得检测信号，并基于所述检测区间内的温度补偿信号修正所述检测信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测区间划分单元包括：

辅助区间划分单元，用于将待检测结构的工作温度范围划分为至少两个辅助区间，并获取每个辅助区间的上限边界温度值；

第一检测信号幅度差异值计算单元，用于计算预设温度下的损伤导致的第一检测信号幅度差异值依据如下公式

$A_d=S_T^d-S_T$

其中，为损伤检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值，S_T为健康检测结构处于所述预设温度下的检测信号幅值；

第二检测信号幅度差异值单元，用于计算每个上限边界温度值下所述温度导致的第二检测信号幅度差异值依据如下公式：

$A_j=S_j-S_{T_{min}}$

其中，n为辅助区间的数量，1≦j≦n；T_min为所述工作温度范围的最小值，S_j和分别为所述健康检测结构在所述上限边界温度值T_j和所述工作温度范围的最小值T_min下的检测信号幅值；

比例值计算单元，用于计算各个上限边界温度值T_j处第二检测信号幅度差异值与预设温度处的第一检测信号幅度差异值之间的比例值

信号曲线拟合单元，用于以温度为横坐标，所述比例值为纵坐标，根据各上限边界温度值T_j处的比例值拟合信号曲线；

检测区间选择单元，用于根据所述信号曲线和所述比例值，将所述工作温度范围划分为至少两个检测区间，使得每个检测区间上限边界值和下限边界值处比例值之间的变化值小于或等于设定门限值。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：

最后一个检测区间的上限边界值为工作温度范围的最大值，其他检测区间对应的比例值的变化值等于设定门限值。