摘要：Lamb波在结构健康监测中受到广泛关注,但其在传播过程中存在着多模和频散特性,不利于损伤定位和高分辨率成像。弯折频率变换(Warped Frequency Transform,WFT)通过构建合理的弯折映射可实现对频率轴的弯折。基于Lamb波群速度频散曲线设计弯折频率变换,则可用于Lamb波信号的处理。从直接补偿角度出发,利用WFT对传感信号进行频散抑制。提出了基于WFT的高分辨率损伤成像方法,利用有限元软件ABAQUS进行了带损伤铝板中Lamb波传播的仿真。仿真结果表明WFT能有效压缩频散的波包,通过该成像方法可实现高分辨率损伤成像。

摘要：在对复杂航空结构的Lamb波损伤成像中,Lamb波频散容易使信号波包发生扩展和变形,从而降低信号的分辨率,并最终影响损伤监测结果,因此Lamb波频散补偿已成为急需解决的一个重要问题。目前常用的频散补偿方法需要理论计算Lamb波频散曲线,难以适用于复杂航空结构。本文利用现场直接测得的相对波数曲线进行线性频散信号构建(Linearly-dispersive signal construction,LDSC)的频散补偿处理,解决了航空复杂结构中Lamb波频散难以补偿的问题。然后,将LDSC用于延迟叠加损伤成像中,以实现高分辨率损伤成像。为了降低多反射的复杂航空结构形式对成像结果的影响,引入了1.5波峰正弦调制的准宽带Lamb波激励波形。最后通过在真实复杂的某型飞机大梁结构上的实验证明了所提方法的有效性。

摘要：针对超声导波相控阵方法中相位控制参数缺少距离和频率变量的不足,提出了多阵列超声导波频相联控激励下复合材料损伤聚焦成像方法。相比于标准的超声导波相控阵技术,该方法通过在各阵元上设置不同的激励频率,实现了在复合材料板上对点的角度-距离聚焦扫查和损伤定位。首先,建立了多阵列超声导波频相联控激励聚焦信号模型;其次,设计了一种分布式多输入多输出(MIMO)线性阵列,对监测区域逐点聚焦扫查,并建立阵列超声导波损伤回波接收,运用多重信号分类(MUSIC)方法,实现复合材料损伤成像。玻璃纤维板的仿真和试验结果表明,该方法对复合材料具有较好的聚焦性能,较高的损伤成像和定位精度。

摘要：钛合金广泛应用于航空航天等工业制造领域,扩散焊是钛合金构件连接的一种主要方式,连接质量对构件的安全使用非常重要。针对钛合金扩散焊典型内部缺陷的检测开展水浸超声相控阵检测研究。首先根据高斯叠加定理研究不同水深对相控阵声场的影响,以确定适合的水层厚度;其次建立含典型缺陷钛合金扩散焊有限元模型,模拟水浸超声相控阵检测过程并采集检测数据;最后将超声相控阵平行聚焦扫描数据根据相位迁移原理进行频域合成孔径成像。研究结果表明:利用超声相控阵聚焦扫描数据进行双介质频域合成孔径成像,相比相控阵传统B扫成像,除检测出传统成像方法无法成像的直径0.2 mm微孔缺陷外,对比率平均提升了6.39 dB,缺陷定位精度在1.3%以内,该方法可为钛合金扩散焊缺陷的水浸超声相控阵检测提供理论指导。

摘要：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。

摘要：金属板结构由于在使用过程中受到外界载荷作用极易产生缺陷,而目前对结构初期损伤的实时动态监测仍存在一定困难。超声相控阵阵列检测技术不仅具有较高灵敏度,还具有对损伤进行动态聚焦、提升检测信号信噪比和损伤成像分辨率等优点。通过对线性相控阵列参数进行优化设计,结合Lamb波频率调谐理论,使用频散效应弱的单一S0模态Lamb波,应用相控阵逐点扫描算法,通过仿真和实验两种手段针对板中贯穿刻槽损伤进行精确定位并成像,结果显示,该算法可对损伤所在方位及走向做出判断,得到较高质量的损伤评估检测信息。为各类大型板状结构长期稳定工作提供理论指导和实验支持。