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。     

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。     

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。      

桥梁健康监测系统的异常数据特征库构建

针对实际桥梁健康监测系统的数据异常识别和诊断问题,提出了一种异常数据特征库的构建方法.首先,对监测数据进行去噪处理,选取统计信号的时域、频域以及AR模型系数特征;然后,利用核主元分析的方法进行特征提取,建立包括传感器短路、拍波和船撞等异常数据的特征库;最后,通过BP神经网络方法识别桥梁监测系统的异常状态,以验证特征库构建的有效性.江阴长江大桥主梁振动监测数据的分析表明,桥梁异常数据特征库构建方法能够用于诊断桥梁振动.     

基于MUSIC算法的复合材料近场冲击源定位

为了提高算法在近场冲击源的定位精度,提出了基于多重信号分类(MUSIC)算法的复合材料近场冲击源定位方法.首先通过Fresnel近似将一维远场模型扩展到二维近场模型;接着应用Gabor小波变换从冲击的宽带信号中提取某一中心频率的窄带波;最后应用二维近场MUSIC算法,扫描整个监测区域,可以同时得到冲击源的距离和方位角.复合材料层合板的冲击实验结果表明该方法能够精确有效地对冲击源进行定位,距离的定位误差不超过0.94 cm,方位角误差不超过1°.     

碳密封涂覆光纤在编织复合材料中的应用

碳密封涂覆光纤由于具有良好的强度性能和抗疲劳能力,已应用于海底光缆、军用制导光纤以及苛刻环境下的光纤传感系统中。本文作者研究了碳密封涂覆光纤在三维碳/环氧编织复合材料中的应用。将该光纤成功地编入编织复合材料试件并成型。对该光纤在编织前、后以及成型后的光学性能进行了测试。设计了使用碳密封涂覆光纤的偏振式光纤传感器,并用其对试件处于弯曲受力状态的情况进行了测试。     

基于ZigBee技术的无线传感器网络及其应用研究

无线传感网络是当前国内外传感器技术领域的热点研究课题,着重研究了基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的软硬件设计,实现了ZigBee无线传感器网络节点的设计,并运用该无线传感节点建立了基于ZigBee技术的无线结构健康监测系统,利用模式匹配的方法实现了基于无线传感器网络的载荷定位和结构紧固件失效的实时监测.