基于压电传感器的单一模态Lamb波损伤检测

基于压电传感器的板类结构兰姆(Lamb)波损伤检测,提出了一种利用单一模态Lamb波的无基准损伤检测方法,并在铝板上进行损伤检测实验。根据压电传感器的理论模型,实验中选取单一模态Lamb波检测频率,并从含损伤板的检测信号中准确识别出损伤反射回波信号,根据损伤反射回波传播时间及对应的理论群速度,计算了损伤与传感器的距离。针对理论群速度和实际群速度差异对距离计算造成的误差,提出了一种改进的计算方法,将误差降低到3%以下。结果表明,利用单一模态Lamb波可识别结构中的损伤散射信号,并可有效计算损伤与传感器的距离。     

基于时频分析的Lamb波散射源定位方法研究

针对Lamb波损伤定位中频散效应对定位精度的影响,提出了基于时频曲线和椭圆定位法的Lamb波散射源定位法.利用经验模态分解(EMD)法把散射信号分解成有限个窄带信号分量,再采用改进的连续小波变换(CWT)求出每个信号分量的时频曲线,叠加形成整个信号的时频曲线,实现对不同频率成分波达时刻的准确判别.利用椭圆定位法获得对应于散射信号中一系列频率成分的定位结果,最终由这些多组定位的综合判定损伤位置.在铝板结构上的测试结果表明,在频散较严重的A0模式低频段,该方法求出的时频曲线较细致,损伤位置定位较精确,能有效排除偶然因素对最终结果的影响.     

基于关联维数的超声Lamb波损伤成像

研究了混沌分形理论的一种特征参数——关联维数的定义计算及参数选择。提出了一种基于关联维数的板状复合材料超声兰姆(Lamb)波损伤检测方法。通过计算采集健康与无损信号的关联维数,对比其数据差异,作为一种损伤指标,用于概率成像算法的损伤位置定位成像。利用有限元分析进行模拟实验研究,结果表明,提出的算法能准确对复合材料脱层缺陷进行定位成像。     

移动连续激光源激发Lamb波的材料弹性性质反演

通过测量板状材料中Lamb波的频散曲线可以反演出材料的特性参数,因而这种方法在材料表征、评价和无损检测等领域具有广阔的应用前景。基于移动激光源法测量了薄板中Lamb波的频散曲线,通过高速转镜使聚焦的激光线源在样品表面以与相应Lamb波模式匹配的速度移动,当激光移动速度与Lamb波相速度一致时,可以以较高的效率激发出此Lamb波模式。通过改变转镜的转速,即改变激光线源的移动速度,记录不同移动速度下所激发的Lamb波频谱,可以得到Lamb波的频散曲线。在此基础上,结合粒子群优化算法反演了铝板以及聚苯乙烯板中的纵波波速与横波波速。在仿真中,开展了不同模式和频厚积处频散特性对材料参数的敏感度分析,并比较了不同噪声水平下以及不同模态频散数据选取所对应的拟合效果,讨论了2500～4000 m/s相速度区间基于频散曲线的反演敏感度问题。最终基于移动激光源实验中所提取的铝板中Lamb波的频散数据进行参数反演,结果显示,纵波声速和横波声速的反演误差均小于1.5%,证明了该方案的有效性。     

基于频率调谐和相控阵的金属板损伤检测

基于兰姆(Lamb)波的无损检测方法已成为板类结构损伤检测的重要手段之一。然而,Lamb波的多模态与频散特性,使其在传播及信号处理方面有很大的复杂性。该文将Lamb波应用于线性相控阵损伤检测研究,采用频率调谐理论,获得频散效应弱的S_0波,对板状结构中裂纹型刻槽损伤,进行直观成像和精确定位。仿真与实验表明,频率调谐法可优选出弱频散的S_0模态用于损伤检测,结合线性相控阵列,可对损伤类型及方位做出判断,得到有效的损伤检测信息。     

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。     

基于波数域算法的 220GHz 雷达成像技术

太赫兹成像技术是当前太赫兹领域研究的热点之一,太赫兹波具有分辨率高、穿透性好、安全性的优点,用 于反恐和安检方面有着巨大优势。本文介绍了基于波数域算法的220GHz 雷达成像技术,采用机械扫描的模式,模拟 仿真建立了目标散射点模型,经过算法处理后的结果显示波数域算法能够精确地重建目标位置,成像精度较高,为进 一步应用于实测数据奠定基础,从而为安检成像的应用研究做了铺垫。     

基于波数域算法的220GHz雷达成像技术

太赫兹成像技术是当前太赫兹领域研究的热点之一,太赫兹波具有分辨率高、穿透性好、安全性的优点,用于反恐和安检方面有着巨大优势。本文介绍了基于波数域算法的220GHz雷达成像技术,采用机械扫描的模式,模拟仿真建立了目标散射点模型,经过算法处理后的结果显示波数域算法能够精确地重建目标位置,成像精度较高,为进一步应用于实测数据奠定基础,从而为安检成像的应用研究做了铺垫。     

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Lamb波的结构损伤检测波形选择与实现

针对基于Lamb波的结构损伤检测中波形固定与检测效果不理想的问题,提出基于Kalman滤波的波形选择方法应用于结构损伤信息的获取.首先,结合Lamb波的传播特性和Kalman滤波构建波形选择模型;然后开展有限元仿真模拟,进行ANSYS模拟Lamb波的传播与MATLAB计算最优波形的联合计算;最后在有限元仿真模拟基础上进...     

兰姆波各模式成像研究

为了研究兰姆波各模式的成像质量,对兰姆波传播特性进行了理论计算与仿真成像实验。研究表明,高阶模式兰姆波的相速度对于弹性系数的变化要比零阶模式敏感,且高阶模式成像拟合的圆半径与实际半径均方差较小,即成像质量优于零阶模式。因此,采用高阶模式进行成像分析,其成像质量优于当前常用的零阶模式。     

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...     

采用格林函数分解的太赫兹逆合成孔径雷达近场成像算法

针对太赫兹逆合成孔径雷达(ISAR)近场成像的问题,本文提出了采用格林函数分解的ISAR成像算法。文中结合太赫兹雷达超外差接收模式,构建和分析了近场条件下的目标回波模型。通过对回波模型中格林函数的分解,将表征球面波前的格林函数分解为二维平面波的叠加;并在频域完成对回波信号的滤波补偿和二维逆变换后,获得了太赫兹ISAR近场目标的图像。文中通过与二维FFT算法和本文算法进行的数值仿真结果对比,验证了该算法的可行性。最后利用太赫兹雷达转台实测数据对本文算法进行了验证和对比分析,结果表明该算法具有良好的成像性能。      

机载大斜视条带SAR的高分辨聚束成像处理

基于条带模式和聚束模式合成孔径雷达的内在联系,提出一种将条带回波信号划分成等效聚束子孔径数据,并利用波数域算法进行聚束成像的方法。该算法首先对回波数据进行两维的频域匹配滤波,然后在距离波数域中利用Stolt插值变换获得两维均匀分布的地物反射率函数的重建频谱,最终通过IFFT成像。在实现场景地物成像处理的基础上,进而利用改进的秩一自聚焦算法实现剩余相位误差的估计及补偿,从而获得目标的高分辨图像。仿真及实测数据的成像效果验证了文中提出方法的可行性及有效性。     

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。     

基于压电阵列的无波速主动损伤监测方法研究

主动技术在结构健康监测研究中有着不可替代的作用。文章研究了基于压电传感阵列的无波速主动结构健康监测方法,给出了单像素点的损伤概率计算方法及在不计算Lamb波波速的情况下对结构进行主动损伤成像、定位的方法。通过实验,对比了利用波速标定值的传统方法和无波速监测方法的成像定位效果,发现了无波速主动监测方法能有效提高定位精度,提升成像效果,为基于压电阵列的结构健康监测技术提供了一种新的工业应用方法。