基于压电陶瓷传感器的GFRP损伤检测试验

该文使用外贴法将压电陶瓷传感器固定在玻璃纤维复合材料(GFRP)上进行损伤检测试验,研究了GFRP试件表面裂缝的深度及数量对压电陶瓷传感器接收信号的影响.将主动感应法和基于小波包能量法相结合,做出时域信号图和基于小波包的能量图.分析数据发现,GFRP试件损伤程度越大,传感器接收信号的电压值越小,信号的能量越小.试验结果...     

基于光纤光栅传感技术的复合材料损伤检测

随着科学技术的不断进步和发展,越来越多的新型复合材料构件在工业制造过程中被采用,然而复合材料在服役过程中一旦损坏将造成巨大的损失,因此对复合材料的结构健康检测显得十分重要。将布拉格光纤光栅（FBG）传感技术应用于玻璃纤维复合材料薄板检测,采用主动冲击的方式在玻璃纤维复合材料板上激励声波,采集损伤前后的冲击响应信号,研究基于小波包能量谱的冲击响应的损伤识别。通过小波包分解,得到损伤前后的小波能量谱变化比直方图,比较图中各阶小波包能量比,能够实现复合材料的损伤识别。     

基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测

钢管混凝土构件核心混凝土缺陷影响到其延性和承载力。利用自制的嵌入式压电功能元,该文提出了基于压电陶瓷应力波测量与分析的核心混凝土缺陷监测方法。通过对比在不同状态的简谐激励下测量信号幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义了基于测量信号幅值和小波包能量的损伤指标。结果表明,利用提出的嵌入式压电技术和定义的损伤指标,有效地识别了钢管混凝土构件的核心混凝土损伤,损伤指标对损伤程度敏感。     

基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测

钢管混凝土构件核心混凝土缺陷影响到其延性和承载力。利用自制的嵌入式压电功能元,该文提出了基于压电陶瓷应力波测量与分析的核心混凝土缺陷监测方法。通过对比不同状态简谐激励下测量信号幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义了基于测量信号幅值和小波包能量的损伤指标。结果表明,利用所提出的嵌入式压电技术和所定义的损伤指标,有效地识别了钢管混凝土构件的核心混凝土损伤,损伤指标对损伤程度敏感。     

金属梁结构表面微损伤的谱有限元分析

针对智能压电晶片梁结构,采用谱有限元方法,基于力电理论建立压电晶片/结构耦合系统的机电阻抗损伤评价的谱元数值模型。模型中假设采用Timoshenko梁理论,压电晶片采用Euler-Bernoulli梁理论和一维压电双向耦合理论。利用哈密顿原理得到时域中控制方程和边界条件,经FFT变换建立谱元模型,进而利用谱有限元法分析了导波的频率响应特性、导纳特性以及损伤对导纳响应的影响,数值结果与有限元结果取得较好的一致。谱有限元力电耦合模型为深入理解实际检测信号进行损伤检测和评估提供了分析依据。     

基于压电传感技术榫卯结构损伤识别实验研究

以指接榫和燕尾榫结构为例,利用压电主动传感技术对榫卯结构进行健康工况和损伤工况的损伤识别实验研究。其中,指接榫考虑水平和垂直连接的榫头松动和缺损工况,燕尾榫考虑实验机加载破坏工况。对压电传感器所接收到的信号进行小波包分解,并以各频段信号能量总和作为损伤指标对损伤程度进行定量评估。实验结果表明,指接榫结构所接收的信号能量随损伤程度的不断增加而减小;加载过程中,燕尾榫结构的榫头间先挤压紧密再出现榫头破坏,所接收到的信号能量出现先增大后减小的情况。因此,利用压电主动传感技术可实现对榫卯结构的损伤识别。可为相关专业的研究生及工程技术人员基于压电传感技术进行无损检测提供实验方法。     

小波包分析在薄板腐蚀检测中的应用

本文为了快速检测薄板的腐蚀状况对薄板进行主动的全波检测,首先用压电元件产生激励信号并采集传播后的响应信号,然后利用小波包的高时频分析能力对包含缺陷信息的响应信号进行频率带的细分,对各系数进行重构,提取各频率带信号的能量特征,最后分析缺陷和能量向量的映射关系,并建立能量向量-缺陷映射库,从而可以从能量向量直接判断薄板的健康状况,这为快速检测薄板的腐蚀状况提供一种新的技术手段。用小波包对信号进行处理,可以把信号分解到想要的任意细节,很巧妙地将各个频段信号分离,从而方便的达到提取能量向量的目的。     

预应力弯曲波纹管灌浆密实性监测试验研究

针对预应力波纹管弯曲位置处易出现灌浆不密实问题,该文提出了一种基于压电波动法的预应力波纹管密实性监测研究方法。在塑料波纹管纵向4个横截面的顶部和底部各粘贴1个压电陶瓷片,通过其单发单收的“区域交叉”的纵向监测方式,分析了9个灌浆工况中接收信号幅值、频率和小波包能量的变化规律。当波纹管灌浆料密实时,其功率谱密度和小波包能量变化明显,验证了压电波动法监测的有效性。     

光纤光栅型平面冲击信号方向识别的小波包分析

介绍了光纤光栅传感器检测平面冲击信号的方向识别技术的重要性;构建了基于小波包分解的能量谱特征向量,说明了能量谱特征向量用于诊断系统参数改变或损伤故障的原理;搭建了基于非平衡M-Z干涉仪和PGC相位解调技术的光纤光栅平面冲击信号检测系统;测试了与光纤光栅传感器轴向夹角为0°,30°,45°,60°,90°等方向的平面冲击信号;通过Fourier分析表明不同方向的冲击信号频谱的能量随冲击方向变化而改变;描绘了基于小波包分解构造的能量谱特征向量与冲击信号方向的关系,结果显示两者具有理想的余弦关系;实验表明基于小波包分解的能量谱特征向量能很好的识别平面冲击信号的方向。     

基于压电波动测量的套筒灌浆缺陷检测试验

套筒灌浆连接是当前装配式建筑中受力钢筋的主要连接方式,其灌浆质量是影响装配式混凝土结构性能的关键因素之一。运用压电陶瓷材料的驱动和传感功能,该文提出了一种基于波动分析的套筒灌浆缺陷主动检测方法,并通过试验验证其可行性,通过数值模拟分析其机理。在套筒连接钢筋表面粘贴压电片,测量健康试件和设置有不同尺寸缺陷试件上压电陶瓷传感器的输出信号,并对小波包能量进行分析和比较。结果表明,灌浆缺陷导致压电陶瓷传感器输出信号的电压幅值增大,小波包能量指标与套筒灌浆缺陷尺寸大小相关。该法能对套筒内灌浆缺陷进行有效检测。     

小波包-能量谱在提取脉搏信号特征中的应用

小波包是继小波分析后提出的一种新型的多尺度分析方法。文章描述了小波包分析方法的基本原理及其实现算法,并从能量分布的角度出发,阐述了在脉搏信号特征提取中,利用小波包分析方法将脉搏信号进行量化、分解,从而便于处理、判断的一种新的应用途径。实验结果表明小波包-能量谱用于提取脉搏信号特征是行之有效的。     

基于压电陶瓷的风机叶片模型覆冰主动监测

南方山区高湿低温严酷环境易导致冰灾,风机叶片覆冰会导致发电效率降低甚至停机,因此发展高效可靠的风机叶片覆冰监测技术对防冰、除冰具有重要意义。该文提出了一种基于压电陶瓷应力波测量的风机叶片覆冰主动监测方法。开展叶片模型进行模拟覆冰试验,在叶片表面布置伸缩型和剪切型两种压电陶瓷片,根据波动法原理对驱动器输入正弦扫频电压信号作为激励,记录不同传感器在不同结冰厚度下的响应信号,并对测量信号进行小波包能量分析。结果表明,同一压电陶瓷片接收信号的小波包能量与结冰厚度存在明显关系。     

胶合板声发射信号的小波包特征提取及神经网络模式识别

为识别胶合板的不同损伤类型,将小波包时频分析与能量谱相结合,提出基于时频和频段能量占比的胶合板损伤声发射信号特征提取方法。研究得出胶合板基体开裂信号以膨胀波和弯曲波模式并举,频谱较宽,能量主要集中在小波能量谱的第一、二、三、四和七频段;分层信号频率单一,幅值较高,并以膨胀波为主;纤维断裂主要以弯曲波模式为主,频率较低;脱胶信号波形为膨胀波和弯曲波的混合型,以弯曲波为主,能量多集中于第一、二、三、四频段。用小波包提取的能量占比作为由BP神经网络构成的智能化模式分类器的输入样本,对4种声发射信号进行识别,正确率达到92．6％。     

基于压电传感器的木材轴压损伤监测

木结构在受压荷载作用下,会造成木材承载力不足及内部损伤,但对木结构进行无损监测的方法较少。该文基于压电传感器对木材在轴压和局压作用下进行了损伤监测可行性研究,在木材表面贴装压电传感器,利用应力波的主动传感方法,以一个压电传感器作为信号发射器,另一个压电传感器作为信号接收器,在木材结构产生损伤时,监测到的应力波相应减小。基于应力波的衰减,可以采用小波包能量法将其转换为损伤指标,以此来监测结构损伤。结果表明,压电信号幅值与木材的损伤程度相关性较强,该木材无损监测方法具有良好可行性。     

基于小波包和Hilbert包络分析的滚动轴承故障诊断方法

滚动轴承故障诊断是机械故障检测中的一个重要方面。本文提出了一种小波包分析和Hilbert包络分析相结合的方法对轴承进行故障诊断。首先利用小波包分析将滚动轴承的振动信号分解到不同的节点上。然后求出各频段的能量,根据频带能量的变化情况,找出滚动轴承的故障所在的频带,对故障频带的重构信号做包络谱分析,将谱峰处的频率与滚动轴承的故障特征频率进行对比。诊断出滚动轴承的故障。通过对实验中采集到的滚动轴承振动信号进行分析,证明了该方法在滚动轴承故障诊断中的有效性。     

基于压电陶瓷的混凝土裂缝损伤监测

压电陶瓷的正逆压电效应决定其既可作传感器又可作驱动器.将压电陶瓷埋于混凝土中并对其施加激励,可在混凝土中产生应力波.根据该波动法原理.应用自行研制封装的压电陶瓷传感器对混凝土中裂缝损伤的产生过程进行监测.采用基于小波包分析法定义的损伤指标对不同工况下的损伤进行计算,结果表明,损伤指标的变化趋势与相应的应变片监测信号和荷载位移曲线的发展趋势吻合良好,实现了对混凝土中微小裂缝损伤的监测和识别.     

压电阵列Lamb波损伤监测信号一致性补偿方法

Lamb波结构损伤监测是结构健康监测领域的研究热点之一。针对基于压电阵列的Lamb波损伤监测研究中因传感器性能差异引起的信号偏差问题,通过分析Lamb波信号的激励、传播和传感过程,利用压电阵列中等距离传播通道直达波传递函数相同的特点,提出了窄带激励下的压电传感器机电耦合系数归一化补偿,实现对结构响应信号的一致性补偿。实验验证表明,该方法能在一定程度上抑制因压电传感器性能差异引起的信号偏差,提高了监测结果的准确性。     

压电机电阻抗结构损伤监测机理研究

基于压电-结构的机电阻抗模型,分析了模型中结构机械阻抗与压电传感器电阻抗之间的耦合关系。研究了压电机电阻抗测试法,并根据压电-结构模型中的机电阻抗谱研究损伤监测方法,给出了基本原理。利用在铝板上的测试和实验,验证了压电机电阻抗测试法及不同距离模拟损伤对压电机电阻抗谱的影响和变化趋势,探讨了阻抗分析技术用于损伤监测的可行性。研究与实验结果表明,在高激励频率作用下,随着损伤距离的变化,压电机电阻抗也会发生相同趋势的变化。     

基于压电波动测量的竹梁界面剥离监测试验

作为天然绿色材料胶合竹材在建筑和土木工程上的应用引起广泛关注,对外荷载作用下竹结构的状态进行监测具有重要应用价值。该文对一竹梁构件模型进行分级加载直至破坏,基于压电应力波传播与测量对其各受力状态下的状态进行监测。通过对比不同荷载等级时简谐激励信号下压电传感器的测量信号的幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义相应的损伤指标,实现了对竹梁构件在加载过程中损伤状态的有效监测。     

加筋复合材料板分布式光纤冲击判位

针对加筋复合材料板结构冲击损伤监测需求,提出一种基于分布式光纤光栅传感网络的冲击载荷快速判位方法。通过优化分布式光纤冲击监测网络布局,采用小波包分解方法得到冲击响应信号特征,构建了基于特定阶数能量谱幅值比的样本响应矩阵。借助BP神经网络实现对加筋类航空板结构的快速冲击判位。