基于振动信号的结构物缺陷检测方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于振动信号的结构物缺陷检测方法研究硕士研究生：杨雨浓指导教师：杨铁军教授学科、专业：轮机工程论文主审人：肖友洪副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于振动信号的结构物缺陷检测方法研究硕士研究生：杨雨浓指导教师：杨铁军教授学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C

2、:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonStructureDefectDetectionBasedonVibrationSignalCandidate:YangYunongSupervisor:Prof.YangTiejunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringScienceSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralEx

3、amination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨

4、工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位

5、12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于振动信号的结构物缺陷检测方法研究摘要结构物的缺陷检测是一门跨学科的实用技术，在船舶建造、航空航天、建筑工程等多种应用领域中，常用于对零部件或结构件的测试与检验，以评价它们的合格程度。常用的无损检测手段存在检测时间长、费用高等缺点，无法适应生产线的低成本与快速性的要求。现代模态理论与测试技术推动了用声振信号进行的结构物检测，如何使用振动信号或声信号包含的模态参数进行结构物检测，是自动

6、化工业检测的市场需求。本文的研究对象是一批包含不同型号并掺有不同缺陷次品的瓷砖样品。用激励下产生的振动信号或声信号实现瓷砖的快速分类与检验，以找到适合用于工业生产线的检测方法，是本文的主要目标。主要工作及结论如下：1.对四种不同特征的瓷砖进行理论模态分析，分析了固有频率、振型对于瓷砖的整体形状、尺寸、密度、背面纹路、防滑槽等物理参数变化的敏感程度。结果表明，这些瓷砖的固有频率和振型在物理参数变化时，在3kHz内的宽频激励下有明显差异。且相对于振型而言，固有频率在较宽的频段范围对物理参数的变化更敏

7、感。2.进行试验模态分析，对瓷砖进行了自由模态测试，识别出瓷砖样品的固有频率、阻尼比、振型等模态参数。通过理论与试验结果对比，确定了检测中用于参照的标准件。探讨了固有频率、阻尼比、振型、频响函数等模态参数用于瓷砖检测的可行性，发现瓷砖的固有频率、阻尼比、振型具有局限性，而频响函数因为包含了固有频率和振型的信息，更适合于工业生产线上的检测。3.结合瓷砖样品频响曲线的特征，对各类曲线相似性算法进行了对比与分析，设计了归一化欧式距离算法用于瓷砖分类，不同类型坐标下的曲线归一化相关系数算法用于瓷砖次品判

8、别。该检测方法对本文各类缺陷的瓷砖次品识别效果良好，并通过试验验证了本文使用的加速度传感器附加质量对检测精度的影响很小。4.进行了基于声信号的瓷砖检测方法的初步探索，振-声定义下的传递函数曲线能十分准确地识别出瓷砖的固有频率，且其相似度能判别黏附、裂纹等较大缺陷的瓷砖次品。关键词：损伤检测；模态参数；频响曲线；相似性算法哈尔滨工程大学硕士学位论文基于振动信号的结构物缺陷检测方法研究ABSTRACTStructuredefectdetectionisaninterdisciplinaryandpr