基于MVDR加权稀疏重建的CFRP损伤成像

碳纤维增强复合材料(CFRP)因性能优异而广泛用于航天等领域,其在服役中会出现损伤。利用稀疏重建(SR)算法可对CFRP损伤进行成像,定位损伤位置,但因原子失配问题会造成伪影,甚至误判损伤。针对上述问题,提出一种最小方差无失真响应(MVDR)加权的稀疏重建成像法。将CFRP监测区域划分为若干网格点,基于Lamb波散射模型构造字典,与散射信号和稀疏解变量组成SR模型;其次用MVDR成像法进行成像,基于成像结果构建MVDR权重因子,以此对稀疏解变量进行加权;最后采用基追踪去噪算法求解加权SR模型,得到最优稀疏解并转换为像素值,实现CFRP的损伤成像。CFRP损伤成像实验结果表明:所提方法在相同正则化参数下成像效果均优于SR成像法,而在3种不同正则化参数下的定位误差相比SR成像法分别降低了72.9 mm、77.4 mm与14.7 mm;在4种不同损伤位置下,MVDR-SR成像法成像结果具有更少的伪影,损伤定位误差最大为7.9 mm,相比MVDR和SR成像法具有更好的成像性能,验证了所提方法的正确性和有效性。