无参考lamb波相控阵结构损伤监测成像方法

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1、复合材料学报第３０卷第６期１２月２０１３年ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａＶｏｌ．３０Ｎｏ．６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０１３文章编号：１０００－３８５１（２０１３）０１－０２６４－０６无参考Ｌａｍｂ波相控阵结构损伤监测成像方法孙亚杰＊１，张永宏１，袁慎芳２，钱承山１，张自嘉１（１．南京信息工程大学信息与控制学院，南京２１００４４；２．南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京２１００１６）摘要：超声相控阵结构健康监测中通过计算差信号获取损伤散射信号的方法易受环境和结构变

2、化的影响，针对这一问题，提出无参考信号的相控阵结构健康监测成像定位方法。采用窗函数截取散射信号，剔除直达波和边界反射信号。基于相控阵方法，对结构损伤状态时的传感器响应信号进行处理，无需结构健康状态时传感信号作为参考。该方法在碳纤维复合材料板结构上的实验研究证明，采用无参考信号的超声相控阵方法能够精确实时地监测并清晰表征结构损伤；同时，该方法可以大大缩短监测时间，且不受环境条件变化的影响，为该方法的工程化应用奠定基础。关键词：结构健康监测；相控阵；无参考；Ｌａｍｂ波；复合材料中图分类号：ＴＢ３３２；Ｔ

3、Ｂ５５３文献标志码：ＡＢａｓｅｌｉｎｅ－ｆｒｅｅＬａｍｂｗａｖｅｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄａｍａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ＊１，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇｈｏｎｇ１，ＹＵＡＮＳｈｅｎｆａｎｇ２，ＱＩＡＮＣｈｅｎｇｓｈａｎ１，ＺＨＡＮＧＺｉｊｉａ１ＳＵＮＹａｊｉｅ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４４，Ｃｈｉ

4、ｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｄａｍａｇｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｓｉｇｎａｌｇｏｔｔｅｎｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｄａｍａｇｅ

5、ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌｗｉｔｈｔｈｅｈｅａｌｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌｃａｎｂｅａｆｆｅｃｔｅｄｅａｓｉｌｙｂｙｓｏｍｅｅｘｔｅｒｎａｌｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈａｓ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅｂａｓｅｌｉｎｅ－ｆｒｅｅｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｄａｍａｇｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｗｉｎｄ

6、ｏｗｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｔｏｇｅｔｔｈｅｄａｍａｇｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｓｉｇｎａｌａｎｄｔｏｅｘｃｌｕｄｅｔｈｅｄｉｒｅｃｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｗａｖｅａｎｄｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｗａｖｅｆｒｏｍｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌｓｔｒａｖｅｌｌｉｎｇｉｎｔｈｅｄａｍａｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄａｍａｇｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ａｎｄｔ

7、ｈｅｈｅａｌｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓｉｇｎａｌｓｎｏｌｏｎｇｅｒａｃｔａｓｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌｉｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄａｍａｇｅｉｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｎｂｅｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｐｒｅｃｉｓｅｌｙｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｂａｓｅｌｉｎｅ－ｆｒｅｅｐｈａｓｅｄａｒｒａｙｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｄｏｅｓｎｏｔｎｅｅｄｔｈｅｂａｓ

8、ｅｌｉｎｅｓｉｇｎａｌ．Ｉｔｃａｎｇｒｅａｔｌｙｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｉｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ（ＳＨＭ）；ｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ；ｂａｓｅｌｉｎｅ－