Lamb波診斷概率成像技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，在無(wú)損檢測(cè)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，基于Lamb波的診斷成像技術(shù)受到了日益廣泛的關(guān)注?；贚amb波的診斷成像技術(shù)可以通過(guò)二維或三維圖像將結(jié)構(gòu)的健康狀況直觀地顯示出來(lái)。但是，傳統(tǒng)的損傷診斷成像方法（如層析成像法或相控陣法）都需要大量的傳感器來(lái)收集結(jié)構(gòu)健康信息進(jìn)行損傷圖像重構(gòu)。為了加強(qiáng)基于Lamb波損傷檢測(cè)方法的可行性，前人提出了損傷概率成像技術(shù)（包括損傷指數(shù)方法和到達(dá)時(shí)間方法），該技術(shù)減少了傳感器的使用數(shù)量并實(shí)現(xiàn)了損傷快速監(jiān)測(cè)。損傷概

2、率成像技術(shù)利用信號(hào)特征重構(gòu)二元圖像對(duì)損傷進(jìn)行描述。為了這個(gè)目的，監(jiān)測(cè)區(qū)域被劃分成均布網(wǎng)格。每一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)都與被檢測(cè)結(jié)構(gòu)真實(shí)空間點(diǎn)的損傷概率一一對(duì)應(yīng)。因此，損傷概率成像技術(shù)通過(guò)展示損傷存在概率對(duì)損傷進(jìn)行描述。
　　雖然基于損傷指數(shù)的損傷概率成像技術(shù)不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析解釋?zhuān)窃摷夹g(shù)只能將損傷高亮定位于傳感器所圍成的區(qū)域之內(nèi)。另一方面，基于到達(dá)時(shí)間的損傷概率成像技術(shù)可以檢測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)任何位置的損傷，不過(guò)由于Lamb波的復(fù)雜頻散特性，

3、信號(hào)到達(dá)時(shí)間很難精確獲得。本文首先發(fā)展了基于誤差函數(shù)的損傷概率成像技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)不借助信號(hào)解釋而定位結(jié)構(gòu)中任意位置損傷。其中誤差函數(shù)是由散射信號(hào)能量分析得出的。在板上的通孔和裂紋損傷識(shí)別研究結(jié)果（包括有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究）證明了該技術(shù)的有效性。
　　一般損傷概率成像技術(shù)只能提供結(jié)構(gòu)中損傷存在和損傷位置等信息，而不能提供對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)剩余壽命與剩余強(qiáng)度至關(guān)重要的損傷量化信息。因此，本文接下來(lái)研究了基于到達(dá)時(shí)間的損傷概率成像技術(shù)以量

4、化損傷尺寸和形狀。損傷尺寸量化算法由四個(gè)主要階段組成:損傷位置識(shí)別，損傷邊界確定，數(shù)據(jù)處理和損傷尺寸與形狀判定。鋁板中進(jìn)行的損傷量化實(shí)驗(yàn)和有限元分析結(jié)果驗(yàn)證了損傷量化算法的有效性
　　工業(yè)界對(duì)可以識(shí)別隱藏?fù)p傷的結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)懷有巨大興趣。逐點(diǎn)掃描無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如超聲掃描成像，通過(guò)將損傷細(xì)節(jié)高亮顯示提供結(jié)構(gòu)健康信息。但是，對(duì)結(jié)構(gòu)的二維掃描使得超聲掃描檢測(cè)消耗大量的時(shí)間。因此本文接下來(lái)提出了基于Lamb波的移動(dòng)式監(jiān)測(cè)技術(shù)。與以往的L

5、amb波損傷診斷技術(shù)不同，移動(dòng)式監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)可移動(dòng)式的傳感探頭在結(jié)構(gòu)上不同位置激勵(lì)與收集信號(hào)。移動(dòng)式監(jiān)測(cè)技術(shù)借助面掃描監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)基于現(xiàn)行信號(hào)能量提取損傷存在概率因子，以在結(jié)構(gòu)中高亮顯示損傷。鋁板上通孔及裂紋損傷識(shí)別實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性。
　　最終，本文提出了以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)多損傷診斷為目的的移動(dòng)式檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)利用無(wú)參考損傷散射波分離手段是被損傷散射信號(hào)?；谒猩⑸湫盘?hào)能量包絡(luò)構(gòu)建診斷圖像。不同的損傷類(lèi)型診斷實(shí)驗(yàn)（包括