抗电磁干扰压电夹层优化设计

利用电磁干扰原理,对应用于航空结构健康监测的压电夹层信号易受到串扰、辐射干扰的情况进行了研究,得到若干耦合影响因子。通过合理设置这些影响因子达到了降低干扰的目的。在此基础上研制了抗电磁干扰压电夹层。实验表明,所设计压电夹层有着很好的抗串扰、辐射干扰能力,能够很好地实现损伤检测:在相同测试条件下,优化后的压电夹层信号串扰量较普通压电夹层下降一个数量级;对固定频率谐波干扰的信噪比提高了3.16倍。     

基于虚拟时间反转的高分辨率复合材料板结构损伤成像

针对传统时间反转(TR)方法消除Lamb波传播时间和操作复杂的问题, 提出了虚拟时间反转(VTR)方法。该方法采用换元激励和接收机制以保留时间信息, 并运用信号运算代替物理TR操作。讨论了基于阶跃激励获取损伤监测路径传递函数的VTR实现过程。提出了基于VTR的高分辨率损伤成像方法。为了降低复合材料各向异性的影响, 在成像中进行了速度修正。实验结果表明, VTR方法能对碳纤维复合材料板中的Lamb波损伤散射波包进行部分再压缩和TR聚焦, 通过本文中成像方法也能清晰显示出板中单个和两个近邻损伤。      

基于改进空间滤波器的复合材料结构损伤成像方法

为降低Lamb波在复合材料结构中传播时存在的频散现象和各方向传播特性的不一致性给损伤监测带来的困难, 提出一种利用Hilbert变换改进的空间滤波器对复合材料结构损伤进行成像的方法。分析了基于空间滤波器的信号合成成像原理, 在此基础上利用Hilbert变换构造传感器时域响应信号的解析信号参与到信号合成成像过程中。通过对仿真声源的成像实验, 验证了该方法的可行性, 通过对碳纤维复合材料板结构上激励源和损伤的成像实验, 验证了该方法的功能。研究表明该方法能够识别损伤相对于压电传感器阵列的角度位置和损伤散射信号的到达时刻。      

基于多重信号分类算法的复合材料冲击定位

为了提高复合材料结构冲击定位的精度和实时性, 将阵列信号处理技术引入到结构健康监测领域, 提出了利用小波变换和多重信号分类算法实现复合材料结构冲击定位的新方法: 通过小波变换提取冲击响应信号某一窄带频率成分, 运用多重信号分类(MUSIC) 算法实现冲击源到达方向的估计; 根据Lamb 波传播特性, 用小波变换求出某一中心频率下的对称模式和反对称模式的Lamb 波到达同一传感器的时间差, 结合对称模式和反对称模式Lamb 的速度差就可以估计出冲击源到达传感器的距离, 实现冲击定位。对玻璃纤维/环氧树脂复合材料层合板和碳纤维/双马树脂基复合材料层合板2 种试件的实验均表明该方法能快速、精确地识别出冲击源位置。      

无线传感器网络中节点故障诊断方法的研究

无线传感器网络中故障节点会产生并传输错误数据,这将消耗节点的能量和带宽,同时会形成错误的决策。利用节点感知数据的空间相似性,提出了节点故障诊断的算法,通过对邻节点所感知的传感数据进行比较,从而确定检测节点的状态,并将测试状态向网络中其他相邻节点进行扩散。该算法对实现故障节点的检测具有较好的性能,实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

编入光纤后的3-D编织复合材料结构的力学建模

对于埋入光纤后的3-D编织复合材料结构进行了力学建模,介绍了光纤埋入编织材料结构的编织方法、工艺和走向,构建了含光纤部分编织复合材料结构的内胞模型,分析了光纤与纱线及内胞的相互几何关系,并采用多元变分法建立含光纤3-D编织复合材料结构的本构关系,理论计算结果与实验结果的相一致验证了光纤编入3-D编织复合材料结构中提高检测结构内部参数方法的可行性。      

基于光纤传感器的行驶车辆动态载荷监测技术

研究了一种基于光纤传感器的行驶车辆动态载荷监测系统,光纤传感器采用迈克耳逊干涉原理,研究中专门设计了系统软硬件以自动识别车辆到达时刻、消除噪声并提取传感器信号。采用MTS加载实验系统对监测系统在承受不同的动态载荷和加载速率情况下的测量输出进行了实验研究。文中还提出了一种传感器标定方法用来标定监测系统。通过标定,可以直接得到行驶车辆对路面所施加的动态载荷,并可反推车辆在静止时对路面施加的静态载荷。     

基于FBG的机翼盒段结构健康监测系统功能验证研究

光纤布喇格光栅(FBG)传感器因其具有抗电磁干扰,质量轻,可多路复用等优点,在结构健康监测领域有广泛的应用前景.国内在航空结构的健康监测领域研究中,对FBG传感器的应用研究均集中在实验室小尺寸试件上进行,该文在某型无人机大型碳纤维复合材料机翼盒段实验件上布置了34个FBG传感器组成FBG健康监测系统,在机翼盒段的强度测试中对其进行了在静态扭转和弯曲载荷下的在线实时应变分布监测,并将其与传统应变片测得的数据进行对比,得到了好的吻合性.该文还针对FBG的该应用,对其粘结剂的选取和标定方法进行了讨论.     

基于谐振技术的航空燃油密度测量的研究

针对航空燃油密度的高精度、数字化的实时测量要求，阐述了采用振动筒式传感器测量航空燃油密度的原理，并讨论和研究了基于这一原理的航空燃油密度实时测量的实现方法。     

基于主动监测技术的蜂窝夹芯结构损伤监测研究

目前，复合材料主要是以蜂窝结构的形式应用于飞机结构中。将应力波因子（SWF）技术与智能材料结构技术相结合，对蜂窝夹芯复合材料的损伤实现在线、主动监测。提出了先将应力波的时域波形微分后再进行傅立叶变换的方法；验证了应力波在蜂窝夹芯复合材料中传播时，其峰－峰值随距离增大呈指数衰减，并提出一种基于最小二乘法的新型应力波因子技术，可有效的剔除传播距离对信号峰－峰值的影响，提高了损伤判别的可靠性和准确性。