压电阵列Lamb波损伤监测信号一致性补偿方法

Lamb波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点之一。针对基于压电阵列的Lamb波损伤监测研究中因传感器性能差异引起的信号偏差问题,通过分析Lamb波信号的激励、传播和传感过程,利用压电阵列中等距离传播通道直达波传递函数相同的特点,提出了窄带激励下的压电传感器机电耦合系数归一化补偿,实现对结构响应信号的一致性补偿。实验验证表明,该方法能在一定程度上抑制因压电传感器性能差异引起的信号偏差,提高了监测结果的准确性。     

基于Lamb波主动结构健康监测系统的研制

基于压电传感器和Lamb波的主动诊断技术是结构健康监测方法中行之有效的热门研究方法,它能实现对金属和复合材料结构中的微小损伤进行在线实时的监测.该文基于上述方法,研制了一台通用的结构健康监测系统.针对该方法在实际工程应用中的需求,详细讨论了系统整体软硬件的实现、运行效率和抗串扰能力.最后在某型无人机机翼盒段上完成了该系统地面应用的功能验证实验.     

非线性Lamb波结构早期损伤监测研究

非线性Lamb波监测技术是结构健康监测研究的热点之一。为了解决线性Lamb波监测结构早期微损伤敏感度低的问题,采用具有积累效应的(S1,S2)对称模式非线性Lamb波方法,实现对金属结构材料非线性变化的定量监测。实验结果表明,非线性Lamb波信号及特征参数对结构材料非线性变化十分敏感,且随模拟疲劳损伤范围的扩大,特征参数呈线性增长,而基频信号的变化很微弱,从而验证了非线性Lamb波方法对疲劳等结构早期损伤监测的有效性和可行性。     

便携式主动Lamb波结构健康监测集成系统设计

主动Lamb波结构损伤诊断技术是结构健康监测中的研究热点之一。针对现有Lamb波结构健康监测系统结构复杂,携带不便的问题,以金属结构为应用对象,研究了监测系统集成与小型化技术。给出了系统软硬件框架,研究开发了传感器网络控制与信号调理模块,结合USB数据发生与采集卡搭建了系统样机,并采用LabVIEW环境设计开发了系统软件,包括系统管理和结构损伤成像诊断等。在金属铝板结构上的实验验证了该集成监测系统的可靠性和准确性,实验结果表明,该系统可满足主动Lamb波结构健康监测技术现场测试、在线监测等应用要求。     

基于ABAQUS的Lamb波时间反转薄板损伤研究

超声兰姆(Lamb)波无损检测技术是薄板结构应用很广的技术.针对由基准差信号提取损伤散射信号技术在应用中存在实用性差的问题,该文提出了一种采用Lamb波时间反转聚焦原理结合椭圆法定位的方法.该方法首先根据ABAQUS仿真分析得到实验的可行性,通过采集Lmab波反转聚焦信号得到时间延时,计算出损伤与传感器的距离,再通过几...     

基于压电元件的Lamb波模式调制方法

Lamb波损伤监测技术是近年来结构健康监测研究的热点之一。由于Lamb波传播过程中存在频散及多模效应,监测过程中结构响应信号十分复杂,给信号处理和分析带来困难。根据压电元件激励与传感模型,对Lamb波模式调制及选择方法进行了分析研究,给出了基于压电元件的选择性模式激励与接收原理,实现对期望模式的激发和采集,简化响应信号及后续处理。在铝板结构上的实验研究验证了方法的有效性。     

基于对称响应的无基准Lamb波损伤监测

兰姆(Lamb)波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点.针对现有研究和应用中,基于基准响应的损伤监测方法受环境工况等条件的差异性影响问题,在分析Lamb波传播基本过程和损伤作用机理基础上,研究了基于对称响应分析的无基准Lamb波损伤监测方法.该方法通过对称布置压电阵列,实现对称响应信号的获取,进一步借助于皮尔逊相关...     

基于双压电晶圆的Lamb波单模式提取方法

基于压电传感器和兰姆(Lamb)波的主动诊断技术是一种有效的复合材料结构健康监测方法。Lamb波传播特性复杂,频散现象和模态混叠导致接收信号的单一模式难以分辨。该文提出了一种采用双压电晶圆来提取Lamb波中单一模式信号方法,它可以有效地解决由于多模式所引起信号混叠。由于该方法是从传感器自身物理特性出发,不依赖具体结构或者传感器布置特性,所以该方法具有更好的工程适应性。碳纤维复合材料平板中的单模式Lamb波提取实验,验证了方法有效性。     

基于Lamb波和典型相关分析的复合材料结构损伤监测

为了监测复合材料尾翼结构在受载条件下的健康状况变化,该文提出了一种基于超声导波和典型相关分析的结构健康监测方法。首先,将代表结构健康状况的基准信号和损伤信号之间的相关系数定义为损伤指数,通过典型结构试验确定损伤指数阈值。然后,在载荷施加的过程中以损伤指数超过该阈值的信号路径数量作为衡量结构健康状态的结构损伤指标,通过监测该指标的变化掌握结构的健康状况。在全尺寸复合材料尾翼损伤演化监测实验中,验证了该方法对于复合材料飞行器结构损伤扩展监测的有效性。研究结果表明,结构损伤指标的变化可以反应结构健康状况的变化趋势,在役结构健康监测方法可以实现对复合材料尾翼结构的实时监测。     

基于Lamb波群速度的铝合金疲劳损伤检测

从理论上分析Lamb波群速度识别铝合金疲劳损伤的可行性。搭建主动Lamb波结构健康监测系统,采用基于Lamb波群速度的结构损伤检测方法,研究金属疲劳引起的损伤形变的识别过程;通过波包分解技术将接收信号中混叠的激励波包分解出来,从而准确地提取波包的到达时刻,实现Lamb波传播群速度的计算。在实际7050铝合金板材结构上进行了实验验证,并与短时傅里叶变换法进行对比。实验结果表明,采用波包分解技术能准确获取波包的传播时间,通过对比群速度识别金属疲劳的存在,其有效性高于短时傅里叶变换法。     

主动Lamb波结构损伤监测中的非线性信号提取

基于非线性Lamb波信号的损伤监测研究是近几年发展起来的热点。受频散及多模特性的影响,非线性Lamb波目标模式信号的分析和提取较难。采用时频处理法,结合频散曲线,研究了主动Lamb波结构损伤监测中的非线性信号提取法,并进行了实验验证。实验结果表明,该方法可有效分辨和提取出期望的基频和非线性二倍频模式信号,进一步模拟损伤实验验证了非线性特征信号对结构状态变化的敏感性。     

基于压电传感的螺栓球节点连接状态监测

螺栓球节点具有安装方便、受力性能合理等优点,被广泛应用于各类大跨度空间结构中.然而,安装时杆件错位、螺栓假拧和使用过程中材料老化等问题会使节点连接发生松动,导致结构承载力下降,甚至坍塌;另一方面,连接螺栓位于螺栓球节点内部,从外部很难察觉内部螺栓连接发生了松动,造成节点连接状态监测难.该文提出了一种基于压电传感的螺栓球...     

Lamb波传播能量谱结构裂纹检测方法

针对裂纹损伤易引发严重后果且难以观测这一问题,对Lamb波传播能量谱结构裂纹检测技术进行了研究.利用Lamb波传播距离远,对微小损伤敏感的特点,对传播路径上不同点观测得到的期望模式Lamb波进行分析,得出其传播距离与能量关系谱,根据能量谱的突变检测出结构损伤的位置.在真实结构试件上进行了实验验证,实验观测得到的期望模式Lamb波传播能量谱反映出结构裂纹的具体位置,证明了该方法的有效性和实用性.     

基于Lamb的金属薄板损伤主动监测技术研究

开发了一个主动嵌入式多激励健康监测系统,介绍了利用Lamb波进行损伤监测的原理和流程,测试了试验用铝板的群速度频散曲线。分别利用不同的压电陶瓷(PZT)片作为激励端和响应端,进行了不同传播路径的试验测试,对损伤前后的不同传播路径的测试波形进行分析处理和比较,找到了反映损伤前后波形变化的规律。利用散射波能量与基准能量的比值定义了损伤率的概念,以孔洞损伤为例计算了损伤对不同传播路径损伤率的数值影响,结果表明该特征值可用来实现对损伤位置的判断。     

Lamb波检测板中裂纹的有限元模拟

运用有限元法建立Lamb波在板中传播的二维模型,模拟压电晶片双面同相和双面异相激励以获得单一模式Lamb波。针对板中裂纹的Lamb波检测分别从裂纹深度和取向两方面进行研究,系统分析对称与反对称模式Lamb波与不同形态裂纹间的相互作用,为裂纹缺陷定量分析提供了一些有用的依据。数值模拟结果表明,铝板中传播的Lamb波与裂纹缺陷相互作用并发生波型转换,散射能量分配发生变化;对于基态Lamb波,对称模态S0比反对称模态A0对板中裂纹识别能力强。