利用Lamb波的薄板结构多点损伤识别试验

目的 提出一种改进的小波-椭圆损伤定位算法,利用该算法进行薄板结构的多点损伤识别.方法 利用Lamb波在薄板结构中的传播特性,将粘贴在铝板表面的压电陶瓷片作为驱动器和传感器,在铝板结构中激发出Lamb波并实时接收响应信号.通过人工模拟铝板中的孔洞类缺陷,对采集到的损伤前后波形进行对比.结果 得到了Lamb波的传播速度、响应信号的小波变换结果以及损伤前后信号的到达时间延迟.还得出了损伤位置的试验值,与实际损伤位置吻合较好.结论 Lamb波主动监测技术可以有效地识别薄板结构的损伤,适合于薄板金属结构的损伤识别和健康监测.     

单水滴附载的Lamb波宽频Chirp激励成像研究

为研究水滴附载效应对Lamb波传播特性的影响,基于Lamb波与不连续介质相互作用的远场散射原理,采用稀疏传感器阵列对单水滴附载的远场散射信号进行试验监测,研究宽频Chirp激励方法和窄带响应的滤波提取算法,优化选取对表面水滴敏感的Lamb波模态和成像中心频率、调制周期数,最终实现对不同体积水滴的椭圆算法定位成像.结果表明:水滴附载对Lamb波A0模态的传播特性影响显著,即使微小的单水滴附载亦会对监测信号产生较大影响.椭圆算法可实现单水滴附载的定位成像,成像质量除受水滴体积大小影响外,成像颜色带宽的设置亦与成像质量息息相关.     

基于Lamb波的铝板损伤定位检测方法

针对用基准信号和散射信号的差异来识别损伤会因实验环境的变化而造成损伤定位精度差的问题,提出了一种四点圆弧法结合时间反转聚焦原理的损伤定位检测方法,并通过仿真与实验分别进行了验证.首先分析了Lamb波的传播特性并推导了波动特征方程,用MATLAB进行了求解并绘制出频散曲线.然后利用ABAQUS来仿真Lamb波反转聚焦信号...     

基于Lamb波的复合材料板损伤检测

采用二分法在MATLAB中计算并绘制了复合材料层合板中Lamb波相速度和群速度频散曲线。根据所绘制的Lamb波频散曲线,设计了合理的激励频率、激励脉冲、激励波形。在ANSYS中建立无损和有损模型,对比结构无损和有损状态下的响应信号,计算损伤信号飞行时间和Lamb波群速度,判断损伤位置。     

压电材料兰姆波方法在薄板损伤检测中的数值仿真

利用压电材料(PZT)对薄板结构中的裂纹进行损伤检测与定位,通过数值仿真说明了该方法的有效性.基于大型有限元软件ANSYS平台,利用其中的耦合场单元,建立了薄板与压电材料的耦合动力学模型.利用PZT的传感/作动功能在薄板中激发和接收Lamb波,对板中存在多种裂纹情况通过对Lamb波传播过程和检测的数值仿真进行了研究.通过时域分析法对裂纹存在下Lamb波传播进行分析,研究裂纹角度对PZT响应的影响,采用时间延迟法对裂纹进行损伤定位.     

采用有效信号段自提取算法识别结构多损伤位置

为识别结构中的多处损伤,提出了一种采用有效Lamb波信号段自提取算法计算结构损伤指标的多损伤识别成像方法.该方法将结构的待检测区域划分为数个子区域,并根据Lamb波的传播时间和波速从传感器接收到的信号中自动提取出包含结构信息的有效信号.以该有效信号作为输入,计算每个子区域中基于信号相关系数所获得的损伤指标,最后采用RAPID算法对全部识别区域内的损伤位置进行识别和成像.以航空铝板为研究对象进行了实验验证研究,结果表明,该方法能快速有效地识别出多个损伤,并较为准确地实现损伤成像以描述损伤的位置.     

基于Lamb波的铝板损伤定位检测方法

针对用基准信号和散射信号的差异来识别损伤会因实验环境的变化而造成损伤定位精度差的问题,提出了一种四点圆弧法结合时间反转聚焦原理的损伤定位检测方法,并通过仿真与实验分别进行了验证。首先分析了Lamb波的传播特性并推导了波动特征方程,用MATLAB进行了求解并绘制出频散曲线。然后利用ABAQUS来仿真Lamb波反转聚焦信号并得到时间延时,进而计算损伤位置到传感器的距离,再利用四点圆弧法进行损伤位置的定位。最后,为了验证仿真结果的准确性,对薄铝板中的损伤进行了实验验证。实验和仿真结果表明:该方法能简单有效的识别损伤位置,检测到的损伤位置最大误差率不超过3.7%,具有较高的定位精度,提高了铝板的损伤定位检测精度。     

铝基玻璃棉层合板中Lamb波的频散特性及分层缺陷检测数值模拟

针对铝基玻璃棉层合板分层缺陷定位检测困难的问题,发展有限元特征频率法分析该结构中Lamb波的频散特性,得到层合板中对称模态与反对称模态的频散曲线,发现Lamb波在层合板中的传播特性呈类周期性分布,且存在铝基层与玻璃棉层模态混合而成的奇异模态.为进一步分析铝基玻璃棉层合板Lamb波的传播特性及与分层缺陷的交互作用,基于有限元瞬态分析模拟了Lamb波在其中的传播特性及与缺陷的交互作用.结果表明:模拟结果与有限元特征频率法计算结果得到了很好的吻合;A2模态在53 k Hz时,得到了理想的回波信号,且波结构能量分布较为均匀,可利用该类频点定位缺陷位置;利用健康信号与缺陷信号的差分计算,通过波包形心法可以较准确地定位缺陷位置,证实了本文方法的可行性.     

基于超声相控阵的煤岩界面识别研究

煤矿综合机械化开采中的煤岩界面识别问题属世界性难题.利用煤与岩的声阻抗差异以及相控阵技术,提出了基于超声相控阵的煤岩界面识别方法.在分析煤样与岩石的声速和超声波衰减系数等参数的基础上,基于非均质散射场理论,建立超声相控阵煤岩识别模型.开展了多种频率的超声相控阵对不同类型煤岩模型的扫描检测数值模拟研究,获得了煤岩界面的回波信号和超声相控阵成像图像,实现了煤岩界面的识别.结果表明:基于非均质散射场声场理论的超声波相控阵煤岩模型构建与仿真方法的正确性;超声相控阵方法可应用于煤岩界面的识别研究.     

相控阵雷达波束扫描对侦察截获的影响分析

为了实现对相控阵雷达更加有效的侦察截获,必须对相控阵雷达波束及其扫描特征进行深入分析.通过描述相控阵雷达天线方位向与俯仰向的加权方式,仿真得到了相控阵雷达的方向图;根据此信息,结合不同工作模式下相控阵雷达天线扫描情况,建立侦察截获模型,仿真得到了侦察系统接收到信号的幅度变化图;并对相控阵雷达波束扫描时侦察系统截获概率进行了较深入分析,得到了一些有益的结论.     

Ultrasonic transducer array tomography for detecting defect of metal plate based on Hilbert transformation

Hilbert transformation and improved ellipse localization method is applied in ultrasonic transducer array tomography to detect defect of metal plate.By combining the improved ellipse localization metho...     

一种超宽带数字移相器设计方法

基于矢量合成理论,采用混合微波集成电路技术,提出了一种超宽带数字移相器的设计方法．该方法通过调节两路正交信号的幅度合成得到第一象限内不同幅相的矢量,采用三级级联的结构实现对输入信号的360°移相．运用此方法设计制作了一款超高频、超宽带6位数字移相器．该移相器在相对带宽57％的工作频带内,相位均方根误差小于3.8°,幅度不平衡度小于3.0dB,当应用在宽工作带宽、窄瞬时信号带宽的相控阵天线时,通过划分频带分段修正使幅度不平衡度降低到2.5dB以下,同时减小相位均方根误差至3.0°以下,满足某型相控阵天线的需求．     

基于互导纳原理的梳状传感器优化设计

为优化梳状表面波传感器最佳结构参数,达到提高接收信号的幅值、减少波形拖尾现象的目的,提出了一种基于交互导纳概念的优化设计方法,对等间距梳状表面波传感器的幅频特性进行优化.采用数值模拟的方法,在铝板上激励表面波,并通过仿真分析梳状传感器阵元个数、阵元宽度及阵元间距等关键参数对接收信号波形与幅值的影响.单阵元宽度较小时,拖尾现象较弱;随着阵元个数的增加,接收信号幅值虽有所提高,但会产生较为严重的拖尾现象.梳状表面波传感器阵元间距与激励波长的比例系数对接收信号的幅值影响较大,通过互导纳原理并结合时频分析,确定了当阵元间距等于激励波长时,梳状表面波传感器激励信号较好.     

宽带数字阵列雷达接收通道的优化设计方法研究

宽带数字阵列雷达(WB-DAR)具有模式多变、抗干扰能力强的优势,还兼具高距离分辨力,能够获取未知目标距离像,对目标进行分类和识别.大带宽信号的使用引入了孔径渡越时间的约束,因此,宽带数字阵列雷达需采用基于时延的宽带波束形成方法,以数字时延补偿方式取代传统窄带相控阵中的移相器来形成波束.该文在宽带数字阵列基础上,针对多...     

基于小波时间延迟估计的宽带信号波束形成算法研究

在阵列信号接收中,由于信号多径效应,阵列天线接收到不同时间延迟的期望信号,这使得高精度的波束形成技术成为信号处理中的一个难点。该文提出了一种考虑时延的波束形成算法。该算法首先通过小波算法对宽带接收信号进行接收信号时间延迟估计,将时延估计值与预存时延估计值进行误差比较,并对接近期望信号方向的空间多波束进行迭代优化,最后实现在空间中形成整体的自适应波束。仿真结果验证了改进算法的有效性。