基于Lamb波信号时频分析的铝合金结构损伤检测的研究

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1、论文题目基于Lamb波信号时频分析的铝合金结构损伤检测的研究学科专业通信与信息系统学号201121010531作者姓名林宇指导教师黄炜教授分类号密级注1UDC学位论文基于Lamb波信号时频分析的铝合金结构损伤检测的研究（题名和副题名）林宇（作者姓名）指导教师黄炜教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2014/5/9论文答辩日期2014/5/23学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月30日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DAMAGEDETECTIONRESEA

2、RCHFORALUMINUMALLOYSTRUCTUREBASEDONTIME-FREQUENCYANALYSISOFLAMBWAVESIGNALAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:YuLinAdvisor:Prof.WeiHuangSchool:SchoolofCommunicationandInformationEngineering独创性声明

3、本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

4、检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要作为一种有效的实时在线检测方法，基于Lamb波的结构健康监测技术成为最近十余年国内外的研究热点。该技术通过分析嵌入或附着在待测结构上的传感器所发送的数据，实时地监测结构的整体状况，及时对结构的损伤位置和程度进行分析和诊断，在航空航天、大型土木结构等领域具有广泛的应用前景。本文研究薄板中的Lamb波理论，结合HHT等时频分析技术对铝合金结构进行损伤检测。具体的研究工作如下：首先，从理论上研究Lamb波的传播特性，通

5、过数值法求解频散方程，并绘制出Lamb波的频散曲线和振动幅度，为有效利用Lamb波进行结构损伤检测提供理论依据。在此基础上结合实验，从中心频率、波峰数以及激励形式等几个方面对Lamb波激励信号进行优化分析。其次，对整个Lamb波损伤检测系统进行了设计，包括系统的硬件组成以及部分软件操作。鉴于时域上分析Lamb波信号存在一定的局限性，本文引入HHT、波包分解等信号处理技术，结合频域分析，提取信号中的损伤特征信息。通过信号预处理以及小波多尺度分解对检测信号进行滤波去噪，结合实例分析进一步论证HHT以及波包分解技术处理检测信号的有效性。最后，搭建了基于L

6、amb波的结构损伤检测实验平台，对铝合金结构进行损伤识别分析以及初步的损伤定位研究。以1mm厚的7050铝合金板为检测对象，获取Lamb波在完好无损、存在裂纹损伤以及圆孔缺陷的板材结构中传播时的响应信号。实验中通过快速傅立叶变换提取出信号基波和二次谐波的能量以判定损伤是否存在；使用希尔伯特-黄变换提取出信号的最大能量幅值，将其作为表征损伤的特征参数，估计损伤程度；采用椭圆定位原理，通过希尔伯特-黄变换、波包分解技术获取信号能量峰值的到达时刻，实现铝合金结构损伤的初步定位。实验分析结果表明，所使用的损伤检测方法能够识别损伤以及确定损伤的大致位置，取得

7、了明显的实验效果。关键词：结构健康监测，时频分析，希尔伯特-黄变换，损伤识别，波包分解IABSTRACTABSTRACTAsaneffectivereal-timeonlinedetectionmethod,structuralhealthmonitoringtechnologybasedonLambwavehasbecomeahotspotathomeandabroadintherecentdecade.Withtheanalysisofthedatasentbythesensorembeddedorattachedinthestructureu

8、ndertest,thetechnologycanmonitortheoverallsituationofthestruc