埋入式压电阻抗传感器水泥封装试验研究

对经防水处理后的PZT(piezoelectric ceramic)阻抗传感器开展了封装试验研究.为了保证PZT传感器与混凝土结构的相容性,试验采用水泥作为封装材料,提出了一套PZT阻抗传感器的封装工艺.通过对封装前后PZT导纳(阻抗的倒数)进行测试可以发现:在水泥封装层固化期间,PZT导纳曲线向右发生漂移,峰值对应共振频率增大;经水泥封装的PZT阻抗传感器在封装层完全固化后导纳曲线几乎不再随时间变化,表明封装后的PZT传感器性能稳定,可用于实际混凝土结构的在线健康监测.     

去除移动心电检测中运动干扰的多通道电极皮肤接触阻抗研究

研究一种多通道电极皮肤接触阻抗检测方法,能够同步检测移动心电信号和电极皮肤接触阻抗信号.该方法不需要改变移动心电检测的输入级,能够通过结构简单的电路来保证移动心电信号放大器的输入阻抗达到足够高.为了评估该方法的性能,10位健康志愿者进行了20组实验,结果显示由多通道电极皮肤接触阻抗信号与移动心电信号中的运动干扰相关性更强（中位数=0.599）.相比现有的单通道电极皮肤接触阻抗检测方法,多通道电极皮肤接触阻抗能够以更简单的电路结构实现更优的性能.      

蒸汽轮机铸件管口裂纹工艺改进

660MW蒸汽轮机缸体铸件,抽气管口NDT检测要求高,对于点状缺陷以及其造成的线性缺陷,需要进行挖修焊补处理,该类型缺陷处理难度大,耗时耗能制约生产.通过汽轮机缸体铸件管壁结构改变前后的模数对比分析、优化工艺,成功解决了管口处严重的夹渣以及裂纹缺陷,为解决同类铸件的管口裂纹提供了一种很好的方法.     

基于SqueezeNet的混凝土表面裂纹检测研究

针对检测混凝土表面裂纹缺陷时效率低、准确率不高等问题,提出一种基于SqueezeNet的混凝土表面裂纹检测方法.首先构建混凝土图像数据集,对数据集进行预处理操作;然后构建混凝土表面裂纹检测的SqueezeNet模型,设置网络模型超参数,并将数据集输入模型训练裂纹缺陷检测分类器;最后选择适合的评价模型分析结果.实验结果表明:该方法对混凝土表面裂纹检测准确率达到99.85％,能够高效的检测混凝土表面裂纹缺陷,为建筑质量检测智能化的研究工作提供参考.     

基于SqueezeNet的混凝土表面裂纹检测研究

针对检测混凝土表面裂纹缺陷时效率低、准确率不高等问题,提出一种基于SqueezeNet的混凝土表面裂纹检测方法.首先构建混凝土图像数据集,对数据集进行预处理操作;然后构建混凝土表面裂纹检测的SqueezeNet模型,设置网络模型超参数,并将数据集输入模型训练裂纹缺陷检测分类器;最后选择适合的评价模型分析结果.实验结果表明:该方法对混凝土表面裂纹检测准确率达到99.85％,能够高效的检测混凝土表面裂纹缺陷,为建筑质量检测智能化的研究工作提供参考.     

压电智能驱动器力学模型的建立及数值模拟

基于PZT逆压电效应和结构动力学波动原理,建立粘贴式PZT驱动器与主体结构耦合简化力学模型及数学模型;考虑粘结层阻尼效应,建立PZT驱动方程并求解输出力表达式,确定驱动器力学与电学特性的对应关系;通过胶层材料特性、传递的切应力及其厚度变化对PZT驱动性能的影响进行算例分析,拟合出胶层传递剪切力与胶层厚度关系曲线,证明了运用所建立的驱动模型能有效地模拟检测PZT的逆压电规律,可为利用压电智能驱动器控制工程结构检测提供理论依据.     

形态小波在中厚板表面裂纹缺陷检测中的应用

中厚板表面裂纹缺陷在图像中容易受背景噪声和氧化铁皮的影响,传统的图像处理方法很难将裂纹缺陷从图像中检测出来.提出了将形态小波变换应用于中厚板表面裂纹缺陷检测的方法.该方法利用小波分解对突变信号的检测能力,结合裂纹缺陷在形态上近似于直线的性质,将裂纹缺陷从图像中准确提取出来.实验证明形态小波用来检测中厚板表面裂纹缺陷比用其他方法更有效.     

金属微裂纹的谐振式涡流检测

本文用涡流谐振检测法对金属表面微裂纹的扩展进行测量.裂纹开裂面积对涡流有阻碍和切断作用,造成涡流检测线圈阻抗的相应变化,引起谐振电路品质因数升高、信号检测斜率增大.因此微小的表面裂纹和缺陷即可获得较大的信号电压输出.实际裂纹检测表明,这种方法灵敏度高、探测范围大,容易实现自动检测.     

基于植入式压电阻抗技术的混凝土梁损伤识别

基于压电阻抗技术,对内植单个PZT传感器的混凝土梁进行建模,模拟其在无损、发生损伤、不同损伤程度的各种工况下的损伤识别过程.随后采用分布式多个内植PZT传感器确定损伤梁中裂纹的大致位置.结果表明:运用植入式PZT传感器能有效地识别混凝土梁中损伤的发生、损伤程度和损伤位置.     

基于摄动理论的压电阻抗损伤识别分析

结合摄动理论和压电阻抗技术监测结构的损伤的发生和定位.本文利用一阶摄动方法获得了受损简支梁的特征值和模态振型的解析表达式.通过受损梁的模态振型得到了受损梁的阻抗,结合PZT与结构的压电耦合电导纳公式得到受损梁的电导纳信号,采用CC损伤指标评定结构的损伤程度.以一个受损简支梁为数值算例,计算了不同损伤条件下其电导纳信号和损伤指标的变化.当结构损伤位置同PZT之间的距离相同情况下,PZT的CC指标随损伤程度增加有减小的趋势;结构损伤程度相同的情况下,各损伤工况下的RMSD指标随损伤位置与PZT之间的距离的增加有减小的趋势.     

基于波包能量的裂纹扩展监测实验研究

采用主动Lamb波监测技术对铝板结构中的疲劳裂纹扩展进行了实验研究.首先通过布置在结构中的压电片激发并采集Lamb波信号.然后分别把Lamb波信号的原始信号、信号包络及其特定尺度上的小波系数模值定义为波包,并建立了不同定义下波包能量的计算公式.将结构在裂纹扩展过程中传感器所接收的Lamb波So模式波包能量与健康状态下所得到的波包能量进行对比,得到每个裂纹扩展阶段的能量差,将其归一化后得到相应的裂纹损伤特征参数.最后通过实验分析得到该损伤特征参数与裂纹扩展程度之间的对应关系,从而揭示出Lamb波随裂纹扩展的变化规律.实验结果表明,利用上述方法所得到的裂纹损伤特征参数随裂纹扩展表现出特定的变化规律.该规律对于裂纹监测的进一步研究具有促进作用.     

基于波包分解的主动Lamb波结构损伤监测方法

主动Lamb波结构健康监测研究中,监测信号的质量易受到环境参数变化以及人为操作误差的影响。在分析Lamb波传播特性以及主动Lamb波结构损伤监测技术原理基础上,研究采用波包分解方法获取Lamb波损伤散射信号。通过相关运算,从损伤结构响应信号中分离出健康响应信号部分,实现损伤散射信号的获取。给出了方法的基本原理和实现过程。结合时间反转损伤成像监测方法,在真实环氧玻璃纤维复合材料板结构上进行了实验验证,并与传统损伤散射信号获取方法进行了对比。实验结果表明,该方法能够较好的消除环境参数变化等误差对监测信号带来的影响,具有较好的实用性。     

一种含噪声多模态调频调幅信号的提取方法

针对结构健康监测过程中的Lamb波多表现为复杂的多模态调频调幅信号,而无法实现对其模态成分进行精确提取的问题,提出了一种计算信号各模态在短时傅里叶平面上频率宽度的方法.通过对调频调幅信号的短时傅里叶变换能量分布的深入分析,将拟重构的模态成分宽度分为瞬时带宽区域和加窗旁瓣区域两部分,解决了影响模态提取精度的关键问题,从而利用时频变换的逆变换重构区域系数,实现了调频调幅信号成分模态的精确提取.通过对模拟信号提取误差的对比验证分析,由调频调幅模态的提取结果表明了该方法的有效性和鲁棒性.     

力电冲击荷载下PZT/复合材料梁界面断裂分析

基于非线性有限元方法,对力电冲击荷载作用下PZT/复合材料梁界面断裂进行了研究.通过虚裂纹闭合技术计算了界面裂纹前缘的能量释放率随时间变化的响应曲线,并且采用接触单元防止PZT片和界面裂纹分层前缘的复合材料发生穿透,然后通过比较证明了该求解方法的有效性,最后通过典型算例讨论了压电效应、界面接触、电压、铺层角度和压电材料阻尼对界面动态能量释放率的影响.研究方法和结论对动态工况下PZT/复合材料界面止裂设计具有一定的参考价值.     

基于Lamb波混合成像算法的薄板结构损伤定位

针对传统椭圆法和双曲线法对结构损伤定位不精确的问题,提出了一种基于Lamb波的混合成像算法。该算法将椭圆法和双曲线法相结合,在使用相同数量传感器的条件下提高对信号数据的利用率,从而提高损伤定位的精度。通过有限元仿真对该算法进行验证,即建立一个无损伤模型和多个有损伤模型,模拟压电传感器以双面同相的激励方式获得单一模态的Lamb波,从而获得损伤的反射信号。用混合成像算法和传统椭圆法对仿真模型分别进行损伤定位。成像结果对比表明,混合成像算法对损伤的定位更精确,而且在结构有多处缺陷的情况下能检测到传统椭圆法无法识别出的损伤。     

基于Morlet小波结构健康监测中的时间延迟

在构建基于声发射的被动结构健康监测系统的基础上,采用铝板为实验材料,根据Lamb波在薄板材料中传播具有频散特性,计算出纵波速度和横波速度.采用LabVIEW软件记录初始信号和处理信号参数,通过LabVIEW和Matlab接口,由Matlab进行Morlet小波变换,通过等高线选择合理的能量频率,应用能量波峰来计算不同传感器接收到信号的时间延迟,使其能够用于结构损伤的精确定位.最后通过对GFRP和CFRP复合材料的监测验证了本系统的适用性.     

基于小波包分析的结构实时损伤报警数值研究

研究了基于小波包分析的结构实时损伤报警技术．利用小波分析优良的时一频局部化特性对结构振动信号进行精细分析，从而能实时地实现结构损伤报警．以简支梁裂缝为例，将环境振动信号采用小波包分解后得到小波包能量谱，采用基于Monte-Carlo方法计算得到的能量谱极值指数和变异指数2个指标作为筒支梁裂缝损伤报警的判据．该技术不需要对整体结构进行计算分析，只需要环境振动信号．计算机数值模拟表明该技术能较为敏感地发现简支梁的微小损伤，从而证实了该技术的可行性．     

利用分形统计模型解释震后岩石裂缝体系发育因素导致的渗透率增加现象

天然地震发生时,地震波会对地震波及范围内的含油气层产生作用,通过流固耦合的方式直接传递动能来推动油气运移;另一方面,地震波产生的动应力可以改变含油气层的微观孔隙结构,促使原有的裂缝体系再次发育,产生大量新的裂缝,微裂缝,短时间内致使体系连通性增强,从而改变地下流体的流动状态。运用分形统计理论,给出了分形裂缝体系的含时理论模型;并利用该模型从理论上分析解释了震后地下岩层渗透率突增并在之后一段时期内缓慢回落的现象。利用川西某两口井2008年生产数据及陕西某地震台井水流量观测数据,得出了井所在地,震后地下含流层的裂缝结构参数,估算出了新发育的裂缝体系最大缝宽的数量级;并给出了体系分形裂缝参数随时间的演化曲线图,为深入研究震致油气运移提供了理论支持。     

基于比例边界有限元法的Lamb波在板中传播的模拟分析

基于比例边界有限元法对Lamb波在板中遇到多裂纹、内置竖向和横向裂纹以及凹陷时的传播行为进行模拟,在入射波模态为S_0和A_0这2种情况下,改变内置裂纹的开裂角与深度、凹陷的弧度,对反射波的模态振幅进行分析。研究表明,在同一薄板上,不同的裂纹形态对于波形的增幅有所不同。反射波的模态振幅随着裂纹深度与开裂角的增大基本呈增大趋势,Lamb波的激发模态为A_0时,随着板中内置裂纹开裂角的增大,反射波模态振幅的增大效果与激发模态为S_0时相比更为明显。当激发的入射波模态为S_0时,反射波中的模态振幅随着板上凹陷的减缓,减小幅度更大。     

长阻抗管过渡过程对于测量声学参数的影响研究

提出了用单传声器以扫频获得传递函数来精确测量长阻抗管末端试件声学参数的测量方法．用正弦信号代替随机信号作为测试信号，可以显的提高测量精度．但是对于长阻抗管，因为过渡过程时间较长，所以要消除过渡过程的不利影响．首先从理论上证明了冲击响应与扫频测量过渡过程时间之间的关系，接着提出根据冲击响应用施罗德积分来计算过渡过程时间的方法，然后从理论上分析了过渡过程时间与试件声学参数之间的关系，最后对多种试件进行测试，确定了过渡过程时间同声学参数之间的定量关系．理论分析和实验结果都表明，长阻抗管过渡过程时间随着试件吸声系数的增加而减小．为了保证测量精度，需要合理设定测量系统的延迟时间，以避免过渡过程的不利影响。