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1、压电、光栅混和结构健康监测诊断系统（译文）1XinlinQing,1AmritaKumar,1ChangZhang,2IgnacioF.Gonzalez,2GuangpingGuo,2Fu-KuoChang(1Acellent技术公司Sunnyvale,CA94089;2航空航天系，斯坦福大学，斯坦福,CA94305)摘要：针对快速无损评估和航空飞行器长期结构健康监测，开发了一种压电、光栅混和结构健康监测诊断系统。混合诊断系统采用压电驱动器向结构输入控制信号，由光纤传感器捕获结构的响应。该系统由三个主要部分构成：由压电元件网络与光栅网络构成的诊断层，用于将大型
2、传感网络简单有效的集成到结构上；诊断硬件，由任意波形发生器、高速光栅调制单元以及高速采集卡构成，用来提供激励输入、数据采集与信号处理；诊断软件，用于测定结构的情况。本文主要介绍了有关压电、光栅混和结构健康监测诊断层以及高轻便诊断软件的开发。同时，介绍了该诊断系统的论证试验。关键词：结构健康监测，无损检测（NDT），混合诊断系统，压电片，光栅，诊断层HybridPiezoelectric/FiberOpticDiagnosticSystemforStructuralHealthMonitoringXinlinQing,AmritaKumar,ChangZhang
3、AcellentTechnologies,Inc.Sunnyvale,CA94089IgnacioF.Gonzalez,GuangpingGuo,Fu-KuoChangAeronauticsandAstronauticsDepartmentStanfordUniversity,Stanford,CA94305Abstract：Ahybridpiezoelectric/fiberopticdiagnosticsystemhasbeendevelopedforquicknondestructiveevaluationandlong-termhealthmonito
4、ringofaerospacevehiclesandstructures.Thehybriddiagnosticsystemusespiezoelectricactuatorstoinputacontrolledexcitationtothestructureandfiberopticsensorstocapturethecorrespondingstructuralresponse.Thesystemconsistsofthreemajorparts:adiagnosticlayerwithanetworkofpiezoelectricelementsand
5、fibergratingstoofferasimpleandefficientwaytointegratealargenetworkoftransducersontoastructure;diagnostichardwareconsistingofanarbitrarywaveformgeneratorandahighspeedfibergratingdemodulationunittogetherwithahighspeeddataacquisitioncardtoprovideactuationinput,datacollectionandinformat
6、ionprocessing;anddiagnosticsoftwaretodeterminetheconditionofthestructure.Thispaperpresentskeydevelopmentissuesrelatedtothemanufacturingofthehybridpiezoelectric/fiberopticdiagnosticlayerandintegrationofahighlyportablediagnostichardware.Validationandprooftestingofthisintegrateddiagnos
7、ticsystemisalsopresented.Keyword:Structuralhealthmonitoring,Non-DestructiveTesting(NDT),Hybriddiagnosticsystem,Piezoelectric,Fibergrating,diagnosticlayer.1引言在线结构的健康监测集成极大的关系到制造以及人工维护，目的是通过较低的监测与维护费用显著提高安全性与可靠性[1－4]。由于只能对可接触到的区域进行检测，因此目前所使用的无损检测（NDT）技术存在着局限性，同时，在使用时需要大量的人力，从而导致了生命周期成
8、本的增加。利用结构集成分布式传感器、精
