lamb波时间反转无基准损伤监测技术

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1、Baseline-freeLambwavedamagemonitoringtechnologybasedontimereversalprocessThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByXiajunYanSupervisor:Assoc.Prof.WANGQiangFebruary2013摘要由于对板类结构中微小损伤敏感，主动Lamb波损伤监测方法被广泛地应用于板类结构的损伤监测。利用损伤散射信号的结构损伤监测、定位以及辨识技术是现阶段Lam

2、b波结构健康监测研究中的一个热点，而目前常用的由基准差信号提取损伤散射信号技术在应用中存在实用性差的问题。为此，本文采用Lamb波时间反转聚焦原理，结合损伤概率成像方法，研究了主动Lamb波无基准损伤监测方法与技术。首先，介绍了近几年来国内外主动Lamb波结构损伤监测的研究现状以及存在的问题，明确了本文的研究方向以及内容；根据Lamb波的频散方程分析了Lamb波的传播特性，并讨论了基于压电元件的Lamb波激励和传感过程；在基于Lamb波传播特性分析的基础上，对时间反转法的基本原理以及基于压电元件的Lamb波时间反转过程作出了理论分析。其次，研究并提出了基于时间反转理论的无基准Lamb波损伤监测

3、方法，理论分析了时间反转处理提取损伤散射信号的方法过程；分析采用小波变换，希尔伯特变换以及互相关函数法等信号处理技术提取损伤时间信息；研究了椭圆定位技术实现对损伤的监测定位，进一步研究采用了基于概率的损伤成像法实现对损伤的成像监测与评估，降低噪声对监测结果的影响。第三，分别就单损伤模型与多损伤模型，对本文提出的Lamb波时间反转无基准损伤监测方法进行了实验验证。实验结果证明该方法可直接针对当前状态下的结构响应信号进行处理，消除了对基准信号的依赖性。监测结果具有较好的准确性和精度，提高了Lamb波健康监测技术的实用性和稳定性，可有效助于结构健康监测的实用化。最后，对研究工作中产生的问题以及进一步

4、的研究方向作出了阐述。关键词:Lamb波，无基准，时间反转，损伤成像，压电阵列；IAbstractLambwavebasedactivedamagemonitoringmethodiswidelyusedduetoitssensitivitytosmalldefectsinplate-likestructures.Damagescatteringsignalwasregardedasimportantinformationandwidelyusedfordamagemonitoring,locatingandidentificationtechnologiesinLambwavebasedst

5、ructuralhealthmonitoring.However,traditionaldamagescatteringsignalscollectionbasedonbaselineanddifferenceprocesshadpoorpracticalityinapplications.TimereversalfocalizationofLambwaveandprobability-baseddamageimagingmethodareadoptedinthispapertofocusonbaseline-freeLambwavedamagemonitoringmethodology.Fi

6、rstly,theresearchaboutLambwavebasedstructuraldamagemonitoringanditsproblemswereintroduced,anddirectionofresearchwasconfirmed.Lambwavepropagationcharacteristicswasanalyzedbasedonitsdispersionequation.Lambwaveactuatingandsensingmodelsusingpiezoelectricelementswerediscussed.Afterthat,theprincipleofLamb

7、wavetimereversalprocesswasanalyzed.Secondly,timereversaltheorybasedbaseline-freeLambwavedamagemonitoringmethodwasproposed.MethodandprocessforgettingdamagescatteringsignalsfromtimereversalfocalizedLamb