基于Lamb波的平尾大轴裂纹扩展监测

平尾大轴作为在役飞机的主承力构件,其轴内变厚度截面处存在应力集中现象,是疲劳断裂高发的关键部位。针对平尾大轴变截面处裂纹损伤,研究其基于主动Lamb波的裂纹深度在线监测方法。首先,通过线切割制造真实损伤,对压电传感器采集的监测信号进行Shannon连续复数小波变换,去噪提取Lamb波信号;其次,重点研究了不同模式Lamb波的4种损伤因子对大轴裂纹深度的表征能力,结果表明,基于A_0模式的互相关损伤因子对裂纹深度的表征效果最佳;最后,利用A_0模式的互相关损伤因子实现了平尾大轴裂纹萌生及裂纹尺寸的定量化监测,为平尾大轴的在线监测提供了方法基础。     

可仿生自修复的无线传感网络节点设计

为保证无线传感网络的长期稳定运行,提出了一种具有仿生自修复功能的节点设计方法.该方法采用现场可编程模拟阵列(FPAA)实现传感模块内部各电路的信号链路,用信号处理模块监测传感模块内部各电路的工作状态.当传感模块发生异常时,信号处理模块判别其内部异常电路位置,并驱动FPAA启动冗余备份电路,完成了传感模块的信号链路的动态重构,达到了节点自修复的目的.首先介绍了仿生自修复节点的总体设计方案;然后,以应变无线传感网络节点为具体应用对象,设计实现了传感模块可动态重构自修复无线传感网络节点;最后,通过信号异常饱和状态的自修复试验验证了节点的自修复功能.     

Lamb波与瞬时相位技术在损伤识别中的应用

采用主动Lamb监测技术与瞬时相位相结合的方法对复合材料板进行健康监测。首先通过仿真试验,模拟损伤信号在正常信号中的叠加,结果表明其会引起瞬时相位曲线相应的变化;然后再利用Lamb波主动监测技术,在复合材料板上进行试验采集信号,其瞬时相位能够发现板结构中的损伤,说明瞬时相位可应用于结构的损伤识别。     

C/C热防护结构弹性波仿真分析方法及损伤对弹性波的影响

热防护结构（Thermal protection structures,TPS）作为可重复使用航天飞行器的关键结构,其安全性和可维护性至关重要。已有的针对可重复使用航天飞行器TPS的结构健康监测的研究不多,特别是C/C、C/SiC等复合材料制造的TPS。针对可重复使用航天飞行器C/C TPS,研究其基于主动弹性波的结构健康监测方法。提出了一种TPS弹性波数值仿真方法,在验证方法有效性的基础上,开展了面向C/C TPS损伤监测的弹性波传播特性研究,从信号时域特征、弹性波传播波场、损伤散射信号、损伤散射信号波场及损伤因子5个方面全面分析了弹性波在C/C TPS中的传播特性及损伤带来的影响。结果表明,当分层损伤边长大于25 mm后,损伤因子剧烈变化,因此采用基于弹性波的结构健康监测方法可以很好地监测C/C TPS内部分层损伤及损伤的扩展情况。      

基于多维阵列和空间滤波器的损伤无波速成像定位方法

随着复合材料在航空结构中的广泛应用,基于压电传感器（PZTs）阵列和Lamb波的结构健康监测成像方法已经成为复合材料结构健康监测技术的研究热点,但是复合材料的各向异性特点导致依赖于信号传播速度的延迟-累加、相控阵等成像方法难以实现其损伤的准确监测。鉴于此,研究了一种与信号传播速度无关的空间滤波器损伤成像定位方法,该方法利用Lamb波在结构中传播时的空间-波数域特征,通过设置空间权重函数使压电传感器阵列形成波数带宽为[k_min,k_max]的空间-波数域滤波器对特定空间方位的Lamb波进行滤波,得到损伤的角度图像; 然后,利用多维线性压电传感器阵列各自针对损伤得到的角度图像进行融合,得到损伤的坐标图像,从而实现了在不依赖传播速度的情况下对损伤的成像定位。在碳纤维层合板上对该方法进行了实验验证。实验结果表明：基于多维线性压电传感器阵列和空间-波数域滤波算法的无波速成像定位方法可以对复合材料结构损伤进行不依赖信号传播速度的成像定位,定位误差在1 cm以内。     

嵌入式Ad hoc无线传感网络的载荷定位研究

Ad hoc传感网络是一种特殊的无线传感网络,除了具有普通无线网络传统的优点外,还具有无中心、自组织、多路由、动态拓扑等特点.本研究采用Ad hoc网络技术和Mica系列无线传感器,成功组建了无线传感网络,针对复合材料结构健康监测系统,实现了应变传感信号的采集,并结合模式识别技术,对结构所受集中载荷进行了定位研究,监测网络的系统性能也得到了优化.实验证明,Ad hoc传感网络用于智能材料结构监测是种好方法.     

光纤Bragg光栅用于三维编织复合材料结构的内应变测量

本文对应用光纤Bragg光栅传感器编入三维编织复合材料结构内部的测量进行了研究.首先简要介绍了光纤光栅的编入方法和传感原理.随后进行的实验结果显示由应变计及光纤光栅所得到的载荷-应变曲线都具有良好的线性关系,实验之间的结果符合得很好,表明光纤Bragg光栅传感器可以用来精确检测编织试件复杂载荷状态下的内应变.从而将会促进光纤光栅在3-D编织复合材料结构的内部结构检测和强度失效分析中的更广泛应用.     

结构健康监测中压电元件的温度补偿方法

在复合材料的结构健康监测中,一般采用压电元件作为激励源和接收源进行损伤监测。为了获得稳定一致的信号,必须考虑压电元件的温度效应。该文首先从理论上分析了温度对于压电元件的影响,并加以实验验证,据此提出了一种基于数字滤波器的温度补偿法。通过软件自动调节滤波器的参数,实现对波形的相位和幅度的补偿。实验验证这种温度补偿法能较好的消除压电元件温度效应。     

一种快速有效的并行条纹细化方法

本文研究的是快速有效的并行细化方法。通过巧妙地构造细化处理数据的结构和程序的优化设计，大大地提高了细化算法的运算速度。同时也保证了细化后条纹的连续性、拓扑性不变，确保细化纹线的定中性，另外此细化算法具有一般性，对其他具有拓扑特征的二值图象也可进行细化处理。     

改善强度型光纤传感器特性的措施

从理论上对强度调制型光纤传感器工作特性进行推导，提出并实施了２种其特性的措施：一方面依据其工作原理，改变反射镜面的结构，另一方面，在测试时，采用２步测量的思想，以清除干扰的影响，改善传感器的工作特性，介绍了传感器具体结构及二次仪表。