稀疏阵列下基于机器学习多模Lamb波损伤监测

复合材料结构损伤机理复杂,形式多样,对工程结构的安全带来潜在的风险,也使得结构健康监测研究中的损伤程度辨识存在很大的困难。针对上述问题与实际工程应用场景,研究基于稀疏阵列的多模态Lamb波损伤识别方法。分析多模态Lamb波在复合材料结构中的传播过程及损伤作用机理;设计稀疏压电阵列,提高工程应用实用性;采用Fisher线性判别原理,分析提取识别损伤区域下的最优监测路径;最后,基于损伤机理分析,提取Lamb波结构响应时域、频域、时频域多特征参数,建立基于支持向量机的损伤监测与评估模型。实验验证表明,基于稀疏阵列的多模态Lamb波损伤辨识技术能够识别任意区域、不同程度的损伤,识别率为93.75%。

金属结构裂纹损伤Lamb波定量化成像方法

引入环形压电阵列及主动Lamb波损伤概率检测成像算法(reconstruction algorithm for probabilistic inspection of damage,简称RAPID)监测技术对金属结构裂纹损伤的定量监测进行研究。基于裂纹损伤对响应信号直达波的作用机理,根据裂纹损伤对交叉监测路径下的响应信号变化差异性,提出十字交叉扫描方法判定裂纹方向,进而对平行或近似平行裂纹的监测路径的损伤差异性系数(signal difference coefficient,简称SDC)值进行校正,强化了裂纹方向的重构信息,完成了裂纹损伤的图像重构和定量化评估。针对不同位置及方向裂纹的监测和成像,在铝板上进行了实验验证。结果表明,提出的十字交叉扫描方法以及改进RAPID成像方法较好地识别了裂纹方向,能够定量显示裂纹长度。

等效电路分析法在声波探雷谐振模型研究中的应用

利用等效电路的分析方法,定量研究声共振探雷模型的谐振机理。在论述声-地震耦合以及声共振探雷集中参数系统模型的基础上,根据机械振动与电路分析的等效原理,建立声共振探雷模型的等效电路系统模型,并用Multisim软件进行仿真分析。结果显示:在给定的参数条件下,仿真得到的共振频率和反共振频率分别为157 Hz和503 Hz,与实验测得的共振频率150 Hz和反共振频率513 Hz基本吻合。表明等效电路分析方法是定量研究声共振探雷模型谐振机理的一个有效手段,Multisim软件为研究地雷和土壤参数条件复杂变化情况下的声波探雷技术提供了一种灵活的工具。

一种基于声-地震耦合的室内声波探雷实验系统

为了研究声波探雷机理,设计了一个基于声-地震耦合原理的室内声波探雷实验系统.首先,简述声波探雷技术的基本原理;然后,详细介绍室内声波探雷实验系统的硬件组成及实验方案;最后,用一种反坦克塑料教练地雷进行实验,重点讨论实验系统的可重复性.实验结果显示,在相同实验条件下,测得的3条地表振动曲线基本重合,表明所设计的实验系统的可重复性良好,满足测试要求,可用于实验室条件下声波探雷机理的研究.

测量地表声阻抗率的实验研究

建立一个声波能量从空气中耦合到地下的实验系统模型。采用音响作为能量源发射扫频的正弦波声信号穿透到地下土壤;用声级计和地震检波器串分别测得地表的声压级和震动速度,画出二者比值即地面声阻抗率的变化曲线,以此分析声/地震波耦合的效率及其影响因素。在给定音响喇叭相对被测地面高度的情况下,地表声阻抗率在73到90Hz这个范围附近出现了极小值。现场实验证明,该系统能有效完成测量任务,可用于地下浅层埋藏物探测的实验室研究。

吸声系数管道脉冲法测量技术及其模型研究

在先前的研究基础上,利用管道脉冲法测量材料的吸声系数。从测量结果来看,在200Hz到6000Hz频率范围内,测量结果与B&K4206阻抗管法测得的数据具有很好的一致性;而在200Hz以下,较之阻抗管来讲,数据更为可靠。利用测得的试验数据建立中低频范围内材料的低频反射系数模型,用来表示材料的吸声系数,从而可以更好地研究材料的低频吸声效果。而且本方法采用单传声器法,测量装置简单,可用于吸声系数的现场测量。

基于阻尼谐振子的吸声系数模型及其应用

建立了基于阻尼谐振子的吸声系数模型,给出了吸声峰值频率与该模型参数的关系。仿真计算表明:确定该模型参数时,模型阶次应等于或大于实测吸声系数曲线的波峰数目;用来确定参数的实测吸声系数曲线,应选择包含峰值且测量误差较小的中频段数据。极点参数比留数参数的估计值准确性好。建立对应于实测曲线的吸声系数模型后,利用所确定的模型参数能够对吸声系数进行低频延拓,从而获得难以准确测量的低频吸声特性。以微穿孔板试件为例,对有关结论进行了验证。

虚拟仪器在声波激发的地表振动检测系统中的应用

设计一个声波激发的地表振动检测系统,用基于Labview的软件平台实现数据的采集与处理。用扬声器发出扫频的正弦声波激励地表产生地表振动,并用地震检波器接收地表振动速度信号,通过NI 5112数字化仪传送到计算机,在Labview环境下进行滤波、频谱分析、波形显示与数据存储等处理。实验结果显示,该系统能有效完成测量任务,可用于声-地震耦合现象的进一步研究。

HQ管反声消声器的仿真分析及实验研究

基于管道无气流和平面声波传播模式建立了HQ管反声消声器传声损失的数学模型,并对单HQ管、串联HQ管及具有微穿、阻性材料内衬复合HQ管消声器进行了仿真计算和实验研究;依据分析研究结果,还探索了HQ管消声器的工程应用问题。

近代现场吸声测量技术

驻波管法和混响室法是吸声测量技术中常用的方法,用于现场测量时不满足特殊声场环境假设、样品尺寸、频率限制等。脉冲回波方法和声强测量法对测量环境没有严格要求,适用于现场测量。这类方法的共同特点是在频域处理数据,往往需要将反射波与入射波分离,测量步骤较多,不利于在线测量。参数反演方法直接利用测量的声压时间序列获得声学阻抗或吸声系数,是一种时域测量方法,更适用于在线测量。在声学理论指导下,借助于计算机与数字信号处理技术的研究成果,一些新的测量方法不断被提出,但要成为一种成熟的技术,还有大量的研究工作去做。

地雷对地表声阻抗率的影响研究

设计一种基于地震检波器的实验系统,分析地雷对地表声阻抗率的影响。用音响发射扫频的正弦声波穿透到地下土壤,用声级计和地震检波器分别测得地表声压级和振动速度。测试数据显示,没有地雷的地表声阻抗率与有地雷的比值在72,140Hz处出现2个极大值,用相长干涉原理和地雷与其上方土壤的谐振作用解释了这一现象。结果表明:地雷能在较宽频带内减小地面声阻抗率,所设计的实验系统可用于声波探雷的进一步研究。

地雷埋藏深度对声波激发的地表振动影响的实验研究

构建实验系统,研究地雷埋藏深度对声波激发的地表振动的影响。首先,简述声-地震耦合及其在地雷探测应用中的基本原理;其次,描述声波探雷实验系统及实验方案;最后,检测在没有埋藏物以及地雷埋藏深度在9 cm、11 cm和13 cm时声波激发的地表振动速度的幅频特性曲线。实验结果显示,有雷和无雷的地表振动速度比值的幅频特性曲线在120、210、420、450、550Hz存在明显大于1的极大值点,显示出土壤-地雷系统多模态共振的特征,而且共振强度随着埋藏深度的增加而减弱。

掩埋物对声-地震耦合效率的影响

为验证声共振探雷模型对地雷的鉴别能力,研究了不同掩埋物对声-地震耦合效率的影响.首先,简述声波共振技术探测地雷的基本原理及其实验系统;其次,检测在没有埋藏物、埋藏地雷及埋藏砖头3种情况下声波激发的地表振动速度的幅频特性曲线;最后,用有无掩埋物地表振动速度相对值的数据处理方法分析地雷对地表振动的影响.研究结果显示,埋藏地雷与没有埋藏物的地表振动速度的比值在很宽的频带内大于1,地雷能引起地表振动状态的明显变化.表明掩埋地雷能提高声-地震耦合效率,声共振探雷模型具有较强的地雷鉴别能力.

声学材料阻尼性能弯曲共振试验方法初探

本文根据国标ＧＢ／Ｔ１６４０６—９６《声学材料阻尼性能的弯曲共振试验方法》的要求，对材料阻尼性能的测试方法进行了研究，介绍了标准试样在安装中所遇到的问题及处理方法。进一步对试验技术及分析方法进行了讨论。最后将本试验结果与专业测试部门的试验结果进行了对比分析，结果表明：两者试验结果较吻合。

LiNbO_3声表面波特性及其应用

LiNbO_3因其优异的压电性能和声表面波特性被广泛应用于声表面波器件中。着重介绍LiNbO_3的压电性能、声表面性能及其薄膜制备技术,对通过不同制备工艺生长出的LiNbO_3薄膜的质量和声表面波性能进行了比较,并简要介绍了LiNbO_3在声表面波领域应用的新进展。

声源阻抗的多负载法规定

多负载法是测定声源阻抗的一种简便有效的方法。本文详细介绍了这种方法的原理；给出了相应的计算公式。同时，具体测定了几种声源的阻抗；初步讨论了影响声源阻抗的某些因素；实例分析了声源阻抗在抗性消声器插入损失理论估算中的影响。

一种新型声表面波无线测量系统

根据声表面波 ( SAW)器件的 P矩阵模型 ,叉指反射栅外接负载阻抗不同会导致声反射系数的变化 .根据此原理 ,普通 SAW器件的反射栅外接阻抗变化的常规传感器可方便地实现无线测量 .通过制作相应的 SAW器件并利用网络分析仪对此进行了实验验证 .推导了无线测量系统的接收机信噪比与检测错误概率以及幅度分辨率的关系 .发现了幅度测量存在的问题 。

圆柱面上小孔的声阻抗率

本文根据严格的声学理论,分析了圆柱面上小孔端面由于辐射所产生的声阻抗率。对于声阻率导出了低频近似解。对于声抗率运用了一个分析技巧导出了简化的计算公式,从而得出结论:如果忽略高阶小量,圆柱面小孔的声抗率与无限大平面上相应小孔的声抗率是相等的。

水管路消声器声阻抗测试技术研究

文章简要介绍了水管路消声器声阻抗的测试方法,对两端不对称的管路元件—水消声器的四个声阻抗参数进行了测试研究。试验结果显示符合声阻抗变化规律,验证了传递声阻抗的互易性。表明管路元件声阻抗测试方法与试验装置可应用于消声器的声阻抗测试。

一维分层介质的声阻抗图重建系统

在我们的前期工作中建立了一个可重建分层介质声阻抗图的算法.为了论证该算法在实际条件下的有效性和实用性,我们通过计算机仿真和分层介质仿块实验进一步研究了此算法的特性.研究包括三方面内容,即系统中心频率对算法的影响;系统带宽对算法的影响;以及噪声对算法的影响.结果表明,该算法可用于实际应用条件下,并具有较好的精度.