一种智能药柱及其裂纹监测系统

1.本公开涉及药柱裂纹监测技术领域，特别涉及一种智能药柱及其裂纹监测系统。


背景技术：

2.固体火箭发动机药柱是火箭发动机的核心，需要极高的稳定性。药柱在浇注、脱模降温及装配等过程中，均可能引起不均匀、裂纹、气孔和夹杂等缺陷。或者当药柱受到外力作用后，可能会出现变形、扩展导致燃料泄漏。这些因素可能在点火时影响药柱正常燃烧造成串火等事故，严重时甚至会导致火箭发动机发生爆炸，造成发射失败。所以如何无损地及时发现泄漏点，实时监测药柱的性能情况是保障安全的重要课题。
3.通常，针对药柱的检测方法都是以各种非接触，无损伤的方法进行。主要包括：
4.(1)超声无损检测方法：航天发动机推进剂是一种高分子复合材料，它对声波的衰减很强烈，随着超声频率的提高，衰减系数变大。当选择到合适的超声频率时，便可以在药柱中有良好的传播性能的同时检测到微小的裂纹。此方法优点是灵敏度高，并且能同时检测出包复层脱粘和药柱内部缺陷，易实现自动化的大规模检测。同时，超声无损检测方法因定位精准，制造维护成本低，无辐射，无污染的优点，得到了广发的使用。
5.但超声无损法，对于小裂纹灵敏度低，但存在一定的盲区，对表面和近表面以及与声束轴线不垂直的缺陷反射面检出能力差，且声程长，衰减大。同时难以做到实时监测。
6.(2)激光全息检测方法：激光全息检测技术是基于光的干涉原理，利用激光全息干涉计量术中的二次曝光方法检测药柱包覆层形变。通过形变前后在全息图上出现的干涉特征条纹来确定药柱表面变形的位移场分布，从而确定缺陷的位置和大小。
7.但此方法操作麻烦，处理需花费时间，且不能做到实时监测。难以测得有外部涂层包裹住的药柱内部的裂纹。
8.(3)x射线法：利用x射线穿透药柱，这期间x射线会产生能量的衰减。衰减的程度与x波的波长、被穿透物质的厚度、密度以及形状有关。当药柱有缺陷或者裂纹时，此处会有一定的厚度差，从而产生不同程度的衰减。将衰减的图像用胶片记录下来，处理之后便可以测出裂纹所在。
9.但是由于x射线强度不均匀还存在射线检测图像对比度不高、缺陷边缘模糊等特点。而且在复杂条件下，难以将缺陷信息从检测图像中正确的提取和分割出来。
10.现有技术在药柱裂纹监测方面已经做了很多研究，系统也趋于完善，但是这些无损地检测技术需要将药柱拆卸下来，在实验地环境下进行检测。无法做到实时地监测药柱的情况，无法在第一时间得知裂纹的产生。这在使用过程中存在一定的隐患。


技术实现要素：

11.为了解决现有系统无法实时监测药柱裂纹产生情况，本发明提出一种智能药柱及其裂纹监测系统。通过在炸药和弹药壳体之间设置裂纹信号感知模块，采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并将弹性应力波调整成高频信号进行无线传输并处理分析，从而
获得药柱裂纹信息。
12.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下。
13.第一方面，一种智能药柱，所述药柱的炸药和弹药壳体之间有裂纹信号感知模块和波导模块，裂纹信号感知模块和波导模块相连；通过炸药加注过程中，药浆与弹药壳体产生的挤压作用使裂纹信号感知模块与弹药壳体粘结接触，使波导模块与弹药壳体连接；所述裂纹信号感知模块，被配置用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并由波导模块通过无线射频方式将弹性应力波向外传输。
14.在上述技术方案中，通过在弹药和弹壳之间设置裂纹信号感知模块对药柱进行监测，无需将药柱拆卸下来，就可以实现实时监测药柱情况，以便在第一时间获知裂纹的产生，而通过波导模块使裂纹信号感知模块与弹药壳体一体化，保证所产生的弹性应力波对应的信号通过无线传输。
15.在一种实施方式中，所述裂纹信号感知模块由六层结构构成，在药柱和弹药壳体之间，依次为封装底面、底面电极层、柔性高分子压电薄膜层、表面电极层、封装表面、柔性电路板层；柔性高分子压电薄膜层的材料为p(vdf-trfe)；表面电极层和底面电极层通过喷镀印刷至柔性高分子压电薄膜层；封装底面、封装表面均为pe材料，与底面电极层、表面电极层及柔性高分子薄膜层通过塑封一体封装；表面电极层和底面电极层通过引出结构与柔性电路板层连接；柔性电路板层由调理电路、谐波发射天线构成；所述柔性压电传感器用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并将弹性应力波转化成高频电压信号，经调理电路调整成高频信号，通过谐波发射天线经波导结构向外发射传输。
16.在这种实施方式中，裂纹信号感知模块与药柱柔性安装，封装底面面向药柱方向安装，柔性电路板层面向弹药壳体安装，与波导模块连接。柔性压电传感器采用新型柔性压电薄膜可以通过丝网印刷或真空溅射制备电极，封装底面、封装表面均为pe材料，谐波发射天线通过印刷在柔性电路板基材上面的柔性天线结构实现，从而使裂纹信号感知模块通过粘性介质附着在弹壳内部。随着弹药的不断添加，柔性压电传感器部分受挤压紧贴在药柱外表面，可用于实时监测弹药裂纹产生状态与程度。在一种实施方式中，谐波发射天线为蛇形结构。可以理解的是，谐波发射天线的参数与波导模块匹配，以便将高频射频信号通过波导模块向外传输。
17.作为上述技术方案的改进，在柔性电路板层设有无源标签，以便在无线发射受阻时，可以通过外置读卡器读取裂纹产生时的信号信息。
18.第二方面，本发明提出一种智能药柱裂纹监测系统，所述系统包括裂纹信号感知模块、波导模块、信号接收模块、信号处理模块；所述裂纹信号感知模块和波导模块相连，两者位于药柱的炸药和弹药壳体之间；通过炸药加注过程中，药浆与弹药壳体产生的挤压作用使裂纹信号感知模块与弹药壳体粘接接触，使波导模块与弹药壳体连接；所述裂纹信号感知模块，被配置用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并由波导模块通过无线射频方式将弹性应力波对应的信号向外传输；所述信号接收模块，被配置用于通过谐波接收天线接收由经波导结构传递出的高频谐波信号，并通过解调电路，将接收到的高频谐波信号恢复为药柱裂纹产生的高频信号；所述信号处理模块，被配置用于将高频信号进行分析处理，以获取裂纹信息。
19.在上述技术方案中，当药柱产生裂纹时，所述系统利用裂纹信号感知模块采集所
产生的弹性应力波后进行无线传输，在药柱外面，通过对信号进行接收处理，实现对药柱裂纹产生与扩展状态、粗略的裂纹扩展大小信息等实时监控，解决当前药柱实时裂纹监测困难的问题。本发明可以应用于军工业、制造业等多个对压力容器有需求的行业，尤其是针对装有危险试剂的压力容器的实时药柱监测及裂纹状态评估，进行寿命预测，风险评估。应用前景广泛，具有很强的推广价值。
20.在一种实施方式中，所述裂纹信号感知模块由六层结构构成，在药柱和弹药壳体之间，依次为封装底面、底面电极层、柔性高分子压电薄膜层、表面电极层、封装表面、柔性电路板层；柔性高分子压电薄膜层的材料为p(vdf-trfe)；表面电极层和底面电极层通过喷镀印刷至柔性高分子压电薄膜层；封装底面、封装表面均为pe材料，与底面电极层、表面电极层及柔性高分子薄膜层通过塑封一体封装；表面电极层和底面电极层通过引出结构与柔性电路板层连接；柔性电路板层由调理电路、谐波发射天线构成；所述柔性压电传感器用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并将弹性应力波转化成高频电压信号，经调理电路调整成高频信号，通过谐波发射天线经波导结构向外发射传输。
21.在这种实施方式中，裂纹信号感知模块采用新型柔性压电薄膜制备柔性压电传感器，以及柔性电路基材，使裂纹信号感知模块通过粘性介质附着在弹壳内部。随着弹药的不断添加，柔性压电传感器部分受挤压紧贴在药柱外表面，并开始实时监测弹药裂纹产生状态与程度。柔性压电薄膜可以通过丝网印刷或真空溅射制备电极，在柔性电路基材上印刷调理电路、谐波发射天线，使之与带有电极电路薄膜镀层的高分子柔性压电薄膜相连接。当药柱产生裂纹，柔性压电薄膜会监测到裂纹产生时发出的应力波信号，并将此弹性应力波转化为电压信号。通过调理电路转成高频信号，利用波导模块进行无线发射传输，从而将药柱产生裂纹时的信号传输到药柱外，再根据信号处理的方法进行分析处理，或进一步进行显示。
22.作为上述技术方案的改进，柔性电路板层上还有无源标签，所述系统还包括外置读卡器。当无线发射受阻时，可以通过外置读卡器从无源标签中读取裂纹产生时的信号信息。
23.在一种实施方式中，所述信号处理模块包括降噪重构单元、裂纹识别单元。所述降噪重构单元，通过信号降噪重构算法，分离出高频信号中原始弹性应力波信号相关分量，并进行降噪重构。在一种实施方式中，所述降噪重构采用基于原子基函数重构方法，利用系列标准原子基函数和应力波特征匹配追踪，重构弹性应力波信号，实现对信号的降噪处理。所述裂纹识别单元，将重构得到的弹性应力波的时域信号，转化为时频数据阵列，根据药柱裂纹信号和先验信号特征库确定特征信号频率范围，结合预设的机器学习模型获得裂纹特征，确定裂纹信息。在一种实施方式中，预设的机器学习模型的训练数据的输入为实验获得的药柱裂纹大小与应力波信号的特征，输出为包括显示药柱有无出现损伤、裂纹的发展速度与药柱损伤程度的半定量判断的信息。
24.在一种实施方式中，所述机器学习模型，以重构的应力波信号及其功率谱作为输入，将裂纹信息作为输出；所述裂纹信息包括药柱有无出现损伤、裂纹的发展速度、用于药柱损伤程度的半定量判断信息。
25.在一种实施方式中，所述信号处理模块还包括显示模块，被配置用于将药柱的裂纹信息进行显示，包括裂纹有无、裂纹深度、裂纹发展速度等。
26.作为上述技术方案的进一步改进，所述系统还包括远程信息中心，其被配置用于协同控制药柱裂纹信号感知模块、信号接收模块和信号处理模块，并对分析处理所得到的识别结果进行储存管理，自动进行信号处理和识别的相关算法的升级和/或模型的更新。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1、为一个实施方式中的智能药柱结构示意图；
29.图2、为一个实施方式中的裂纹监测系统结构示意图；
30.图3、为一个实施方式中裂纹信号感知模块的六层结构示意图；
31.图4、为一个实施方式中裂纹信号感知模块的切面结构示意图；
32.图5、为一个实施方式中的信号处理模块的工作流程示意图；
33.其中：1为智能药柱，2为外部终端系统；101为裂纹信号感知模块，102位弹药壳体，103为药柱，104为波导模块；201为信号接收模块，202为信号处理模块，203为远程信息中心；111-柔性压电传感器，112-调理电路，113-无源标签，114-谐波发射天线；201为信号接收模块，211为谐波接收天线，212为信号解调模块，202为信号处理显示模块，221为降噪重构单元，222为裂纹识别单元；301为封装底面，302为底面电极层，303为柔性高分子压电薄膜层，304为表面电极层，305为封装表面，306为柔性电路板层。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.本发明的目的在于无需将药柱进行拆卸，就能对药柱损伤泄漏进行实时监测，以便在第一时间得知是否存在裂纹与裂纹大小的半定量信息，以保证药柱的实时性能。
37.图1是基于无线柔性的药柱裂纹监测系统在一种实施方式下的结构示意图，该实施方式下，系统由两部分组成：智能药柱(1)与外部终端系统(2)。智能药柱(1)和外部终端系统(2)通过无线射频方式进行通信和数据传输。
38.智能药柱(1)包括裂纹信号感知模块(101)、弹药壳体(102)、药柱(103)、波导模块(104)。裂纹信号感知模块(101)、波导模块(104)相连，两者均位于药柱(103)和弹药壳体(102)之间，采用一体化设计。将裂纹信号感知模块(101)、波导模块(104)位于安装于弹药壳体(102)内侧，在药柱(103)和弹药壳体(102)之间，通过炸药加注过程中，药浆与弹药壳体产生的挤压作用使裂纹信号感知模块(101)与药柱(103)粘结接触，使波导结构紧贴弹壳，从而实现从裂纹信号感知模块(101)、波导模块(104)的安装与药柱一体化，且不受药柱表面的影响，制造方便。
39.外部终端系统(2)包括信号接收模块(201)、信号处理模块(202)和远程信息中心(203)。信号接收模块(201)接收智能药柱(1)发送的高频谐波信号并解调出原始应力波信号传输到信号处理显示模块(202)。信号处理模块(202)利用对弹性应力波进行分析处理，对药柱的损伤情况和发展速度信息进行显示。而远程信息中心(203)则进行远程协同各部分工作、积累裂纹产生的数据为后期升级算法做数据积累。
40.如图2所示，当药柱裂纹产生时，由裂纹产生的弹性应力波在柔性压电传感器(111)上产生了电压信号，该电压信号经过调理电路(112)进行滤波放大，生成的调理信号传入到谐波发射天线(114)中，并通过波导模块(104)传输到信号接收模块。
41.可在裂纹信号感知模块(101)中设置无源标签(113)，对调理电路(112)的调理信号进行存储，当无线传输收到阻碍无法工作时，可以通过外置的rfid的阅读系统进行信号读取，通过外置的电源与传输装置将调理信号送到外部终端系统(2)中进行处理和/或显示。在这种情况下，所述系统还包括外置读卡器，用于从无源标签中读取裂纹产生时的信号信息。
42.信号接收模块的谐波接收天线(211)接收到来自谐波发射天线(114)中的信号并将其送入信号解调模块(212)中进行信号波与载波的分离，再将药柱裂纹损伤信号送入信号处理模块(202)。信号在信号处理模块(202)中经过降噪重构单元的降噪重构处理后，在裂纹识别单元(222)中运用建立好的机器学习算法进行药柱裂纹特征识别分析，最终输出裂纹有无、裂纹深度、裂纹发展素的参数，并将这些裂纹信息输出。在一种实施方式中，所述系统设置显示模块。这些裂纹信息输出到显示模块，将裂纹状态信息显示到显示屏中。远程信息中心(203)用于远程协同各部分运作，存储数据信息，并为以后算法升级与模型重构进行数据的积累。
43.如图3，图4所示，裂纹信号感知模块(101)由六层结构组成。依次为封装底面、底面电极层、柔性高分子压电薄膜层、表面电极层、封装表面、柔性电路板层。其中，(301)为封装底面，其紧贴药柱(103)；接着依次是底面电极层(302)、柔性高分子压电薄膜层(303)、表面电极层(304)、封装表面(305)、柔性电路板层(306)，其通过波导模块(104)与弹药壳体(102)相连。而底面电极层(302)与表面电极层(304)通过引出结构与柔性电路板(306)相连。通过在柔性高分子压电薄膜上印刷的电极与柔性基材上印刷的谐波电路相连，再通过以弹药壳体为基础的波导模块，从而实现裂纹信息的实时发送。在上述实施方式中，柔性高分子压电薄膜具体为p(vdf-trfe)，与传统pvdfa压电薄膜相比，其压电性能更好，使用寿命更久，响应灵敏度更高，可以实现药柱的裂纹长时间监测。
44.在上述实施方式中，信号传输过程如下：
45.当药柱产生裂纹时，柔性压电传感器会监测到因裂纹而产生的应力波信号，并将此弹性应力波转化为电压信号。电压信号通过调理电路后的调理信号经谐波发射天线通过波导模块发射传输。现场处理模块则对信号进行解调、降噪重构处理，运用建立好的机器学习算法进行药柱裂纹特征识别分析，最终输出裂纹有无、裂纹深度、裂纹发展素的参数，并将这些信息输出到显示模块。电压信号通过调理电路后的调理信号存储备份在无源标签中，当无线传输故障时采用外部读写模块直接在无线传输故障时读取无源标签中的信息，保证监测的效率和准确性。
46.在上述实施方式中，涉及的信号处理算法对信号接收模块中的信号解调模块完成
药柱裂纹信息的解调得到恢复的弹性声波信号，采用基于原子基函数重构降噪算法进行无线信号解调和恢复，结合图5所示，基于原子基函数重构降噪算法包括下述步骤：
47.对恢复的弹性声波信号利用构造原子基函数库进行形态匹配追踪，再用非线性重构函数进行重构得到弹性声信号，此时得到的弹性声波信号实现了降噪处理。再将重构得到的弹性声波信号的时域信号，转化为时频数据阵列，根据药柱裂纹信号和先验信号特征库自动匹配裂纹确定特征信号频率范围。在不同频率窗内进行功率谱积分，获得不同频率段内的能量密度，通过建立好的药柱裂纹状态识别机器学习算法模型实现裂纹深度等特征的识别输出相应的裂纹特征识别信息，包括下述步骤：
48.(1)构造过完备的匹配原子库g＝(g0，g1，
…
，gn)，其中每个原子均为与原始信号波包特征相似的波包信号。
49.(2)依次计算监测信号f(t)与原子库内每一个原子的内积，挑选出其中内积绝对值最大的原子：
[0050][0051]
(3)用信号f(t)减去g所匹配到的信号分量，得到残余信号rf：
[0052]
rf＝f(t)-《f(t)，gi》g
[0053]
式中：
[0054]
(4)将残余信号记作初始待分解信号f(t)，跳转到步骤2继续执行。限定匹配次数p或为残余信号设定幅值阈值q，当残余信号幅值小于q时或者迭代次数大于p时，迭代终止。
[0055]
(5)将每次匹配所得最佳匹配原子相加，得到重构信号。
[0056]
(6)再以声波时域信号ft和声波信号功率谱pt为输入，使用预设的支持向量机机器学习的模型h，自动识别药柱裂纹有无(st)、裂纹深度(sd)、发展速度(sv)等特征。其中st输出为二值输出，sd、sv为连续变量输出，其模型表达为：
[0057]
y(st，sd，sv，
…
)＝h(ft，pt)
[0058]
(7)最后将裂纹信息传递到显示模块进行显示，以直观地看到药柱裂纹状态，以防误判。并且将裂纹信息发送至远程信息中心进行进一步数据处理和管理。更进一步地，当监测到裂纹时，所述系统给予文字或声音提示。
[0059]
在上述步骤中，通过预设的支持向量机机器学习的模型，能够实现对裂纹信号的解调、识别，能够自动获得裂纹的有无、裂纹深度以及扩展速度等信息，可实现实时智能监测。
[0060]
综上，本发明通过采用柔性压电薄膜制备柔性压电传感器，特别是新型的柔性压电薄膜p(vdf-trfe)，与传统pvdfa压电薄膜相比，其压电性能更好，使用寿命更久，响应灵敏度更高，可以实现药柱的裂纹长时间监测。进一步地，在裂纹信号感知模块中的各层采用柔性材质，表面电极层和底面电极层通过喷镀印刷，能够使裂纹信号感知模块能够贴合弹药壳体，在判断药柱裂纹情况时，无需拆卸药柱，从而实现实时无损监测。更进一步的，本发明通过机器学习算法实现对裂纹信息的获取，从而实现裂纹的智能监测。
[0061]
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本公开涉及方法的内容可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用cpu、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完
成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本公开而言更多情况下，软件程序实现是更佳的实施方式。
[0062]
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

技术特征：
1.一种智能药柱，其特征在于：所述药柱的炸药和弹药壳体之间有裂纹信号感知模块和波导模块，裂纹信号感知模块和波导模块相连；通过炸药加注过程中，药浆与弹药壳体产生的挤压作用使裂纹信号感知模块与弹药壳体粘结接触，使波导模块与弹药壳体连接；所述裂纹信号感知模块，被配置用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并由波导模块通过无线射频方式将弹性应力波向外传输。2.根据权利要求1所述的药柱，其特征在于：所述裂纹信号感知模块由六层结构构成，在药柱和弹药壳体之间，依次为封装底面、底面电极层、柔性高分子压电薄膜层、表面电极层、封装表面、柔性电路板层；柔性高分子压电薄膜层的材料为p(vdf-trfe)；表面电极层和底面电极层通过喷镀印刷至柔性高分子压电薄膜层；封装底面、封装表面均为pe材料，与底面电极层、表面电极层及柔性高分子薄膜层通过塑封一体封装；表面电极层和底面电极层通过引出结构与柔性电路板层连接；柔性电路板层由调理电路、谐波发射天线构成；所述柔性压电传感器用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并将弹性应力波转化成高频电压信号，经调理电路调整成高频信号，由谐波发射天线通过波导结构发射。3.根据权利要求1所述的药柱，其特征在于：柔性电路板层上还有无源标签。4.一种基于无线柔性的药柱裂纹监测系统，其特征在于，所述系统包括裂纹信号感知模块、波导模块、信号接收模块、信号处理模块；所述裂纹信号感知模块和波导模块相连，两者位于药柱的炸药和弹药壳体之间；通过炸药加注过程中，药浆与弹药壳体产生的挤压作用使裂纹信号感知模块与弹药壳体粘接接触，使波导模块与弹药壳体连接；所述裂纹信号感知模块，被配置用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并由波导模块通过无线射频方式将弹性应力波对应的信号向外传输；所述信号接收模块，被配置用于通过谐波接收天线接收由经波导结构传递出的高频谐波信号，并通过解调电路，将接收到的高频谐波信号恢复为药柱裂纹产生的高频信号；所述信号处理模块，被配置用于将高频信号进行分析处理，以获取裂纹信息。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述裂纹信号感知模块由六层结构构成，在药柱和弹药壳体之间，依次为封装底面、底面电极层、柔性高分子压电薄膜层、表面电极层、封装表面、柔性电路板层；柔性高分子压电薄膜层的材料为p(vdf-trfe)；表面电极层和底面电极层通过喷镀印刷至柔性高分子压电薄膜层；封装底面、封装表面均为pe材料，与底面电极层、表面电极层及柔性高分子薄膜层通过塑封一体封装；表面电极层和底面电极层通过引出结构与柔性电路板层连接；柔性电路板层由调理电路、谐波发射天线构成；
所述柔性压电传感器用于采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并将弹性应力波转化成高频电压信号，经调理电路调整成高频信号，由谐波发射天线通过波导结构发射。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：柔性电路板层上还有无源标签，所述系统还包括外置读卡器；所述外置读卡器用于从无源标签中读取裂纹产生时的信号信息。7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述信号处理模块包括降噪重构单元、裂纹识别单元；所述降噪重构单元，通过信号降噪重构算法，分离出高频信号中原始弹性应力波信号相关分量，并进行降噪重构；所述裂纹识别单元，将重构得到的弹性应力波的时域信号，转化为时频数据阵列，根据药柱裂纹信号和先验信号特征库确定特征信号频率范围，结合预设的机器学习模型获得裂纹特征，确定裂纹信息。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述机器学习模型，以重构的应力波信号及其功率谱作为输入，将裂纹信息作为输出；所述裂纹信息包括药柱有无出现损伤、裂纹的发展速度、用于药柱损伤程度的半定量判断信息。9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述降噪重构采用基于原子基函数重构方法。10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述信号处理模块还包括显示模块，被配置用于将药柱的裂纹信息进行显示。

技术总结
本公开涉及一种智能药柱及其裂纹监测系统，涉及药柱裂纹监测技术领域，用于解决现有技术无法实时监测药柱裂纹产生情况的问题。通过在炸药和弹药壳体之间设置裂纹信号感知模块和波导模块，采集药柱产生裂纹时所产生的弹性应力波，并将弹性应力波调整成高频信号通过波导模块进行无线传输。通过在药柱之外设置信号接收模块、信号处理模块，可将裂纹信号感知模块发出的药柱裂纹信息进行接收并处理分析，获得裂纹是否出现以及裂纹大小情况等详细信息，从而解决药柱无法实时监测是否出现裂纹的问题。问题。问题。


技术研发人员：马登龙 周宇翔 解云川 高建民 张林军
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.09.27
技术公布日：2023/7/25