基于空間濾波器的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究.pdf

1、目前，基于Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法具有對結(jié)構(gòu)小損傷敏感、主被動監(jiān)測和大面積區(qū)域監(jiān)測等特點(diǎn)，是國內(nèi)外研究較多的一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，具有很好的應(yīng)用前景?？臻g濾波器監(jiān)測和成像技術(shù)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中出現(xiàn)的新方法?？臻g濾波器結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是利用傳感器陣列構(gòu)成具有空間-波數(shù)域?yàn)V波屬性的空間濾波器，利用空間濾波器的虛擬轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的多方位濾波掃描，判別結(jié)構(gòu)中的沖擊或損傷，并對判別結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的成像。本文重點(diǎn)研究了利用Lamb波與空間濾波

2、器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷和沖擊的有效監(jiān)測方法，從而將空間濾波器方法應(yīng)用到了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)傷和沖擊監(jiān)測中，為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測提供了新的技術(shù)手段。
　　本文取得的主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)綜述了目前基于Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)和空間濾波器方法的研究背景和意義，給出了本文的研究內(nèi)容。
　　(2)從理論上對Lamb波在板結(jié)構(gòu)中傳播的波數(shù)域特征進(jìn)行了討論，對Lamb波信號的空間濾波理論進(jìn)行了深入的研究，得到

3、了理想空間濾波器的解析表達(dá)式及空間濾波器的適用范圍，并對空間濾波器的空間濾波特性進(jìn)行了詳細(xì)的討論。對常規(guī)的空間濾波器成像方法進(jìn)行了理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為后文改進(jìn)濾波器的提出奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　(3)提出了一種基于Hilbert變換的空間濾波器結(jié)構(gòu)損傷成像的優(yōu)化方法。該方法利用Hilbert變換直接構(gòu)造響應(yīng)信號的復(fù)信號實(shí)現(xiàn)空間-波數(shù)域?yàn)V波信號合成，解決了目前方法依賴結(jié)構(gòu)參數(shù)的問題，從而將該方法應(yīng)用到了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷診斷應(yīng)

4、用中。
　　(4)提出了一種基于Shannon連續(xù)復(fù)數(shù)小波變換的空間濾波器結(jié)構(gòu)成像的優(yōu)化方法。該方法利用Shannon連續(xù)復(fù)數(shù)小波的等幅頻率窗特性，解決了沖擊產(chǎn)生的寬帶信號的窄帶提取問題，彌補(bǔ)了Hilbert變換在這方面的不足，使得該方法既能應(yīng)用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的主動損傷監(jiān)測又能應(yīng)用于被動的沖擊監(jiān)測。
　　(5)提出了一種基于空間濾波器的基準(zhǔn)優(yōu)化損傷成像方法，該方法通過結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)和損傷狀態(tài)成像結(jié)果的對比實(shí)現(xiàn)損傷判別，避免了利