压电晶片传感器监测金属薄板的腐蚀

激励压电晶片传感器产生Lamb波并用于监测金属板材的腐蚀,由信号的相关系数表征腐蚀对在板中Lamb波传播特性的影响。实验结果表明在Lamb波模态中A_0模式受腐蚀影响大,适合用于监测金属的腐蚀。Lamb波通过腐蚀区域后由于频散以及信号幅度和相位的变化对采集的损伤信号与健康状态信号的相关系数有影响。在腐蚀区域直径一定的情况下,对应的相关系数并不随腐蚀深度的增加而单调递减;在腐蚀深度一定时,相关系数随腐蚀区域直径增加而单调递减。

压电晶片有源传感器疲劳裂纹声发射检测

为对具有多样性和复杂频谱特征的金属薄板中疲劳裂纹声发射(AE)波形进行研究,在疲劳加载机的作用下,对高强度铝合金2024—T3结构进行了疲劳损伤试验。在试样上安装AE换能器,获取相应疲劳损伤源信号。在接收到疲劳荷载下工件中的损伤源信号后,对其波形信息进行分析。实验结果表明,压电晶片有源传感器(PWAS)可以成功地应用于高强度铝合金损伤演化进程中AE的原位检测。波形信息显示,不同负荷下AE信号可以分为不同组,基于AE波形的分析可以提供金属疲劳的综合信息。

压电晶片有源传感器的声发射特性研究

针对传统商用声发射(AE)传感器在高频区域信噪比较低的缺点,提出一种使用压电晶片有源传感器(PWAS)来检测疲劳裂纹产生的AE信号的新方法.对PWAS和商用S9225传感器进行AE疲劳实验对比,结果表明,在频率小于200 kHz时,两种传感器捕获到了非常相似的AE信号,在频率大于200 kHz时,PWAS捕获的声波信号大于0.2 dB,而商用S9225传感器的信号幅值小于0.1 dB.研究结果表明,PWAS成功捕获了疲劳裂纹产生的AE信号,并且在高频区域比商用AE传感器(S9225)具有更好的信噪比.

基于超声导波的飞行器密封质量检测方法

结构中超声导波的传播特性受其几何与物理性质影响,不完美接触界面的预紧力和接触面阻尼将影响导波到达时间与能量等信号特征。为了检测飞行器密封质量,提出一种基于超声导波信号特征的密封质量检测方法,该方法可以定位密封缺陷位置并区分密封缺陷类型。从理论角度分析不完美接触界面上导波的传播机理与信号特征影响因素,基于信号到达时间与能量两种特征的离群值提出两种衡量密封质量的评价因子。试验结果验证了密封质量检测方法的有效性,诊断结果与实际情况吻合,表明基于超声导波的密封质量监测方法可以表征结构密封质量的变化。

基于热缓冲探头的超声导波高温结构损伤诊断技术研究

为了能够在高温环境下对飞行器结构损伤进行在线监测,设计了一种基于纵波和Lamb波的监测技术,利用氧化锆陶瓷隔热层作为热缓冲结构,以减少压电换能器与高温结构之间的热影响。隔热层不仅传递导波以检测结构损伤,还在隔热层与板的边界处将导波转换为Lamb波,以便在板壳结构中传播。通过接收探头,导波再次转换为纵波并被传感器捕捉,实现信号的收发。实验分析了不同尺寸热缓冲结构的隔热效果和导波收发特性。结果表明,当结构发生损伤时,导波信号的能量和波速会显著变化。通过对比损伤前后导波信号的变化,可以量化损伤程度,从而验证了该复合超声导波监测方法在高温结构损伤监测中的有效性和可行性。

PWAS激励Lamb波的谱有限元建模及参数研究

基于谱有限元法发展了一种由压电晶片主动传感器(PWAS)、胶层和主结构组成的三层模型,来模拟PWAS激励结构中Lamb波的传播.首先在各层使用不同的梁理论,推导PWAS-胶层-主结构三层模型的控制方程和力的边界条件,建立谱有限元模型.通过和传统的有限单元法进行比较,表明了在显著提高计算效率的同时,所发展谱有限元模型在分析结构中Lamb波传播上仍具有较高的精度.分析了激励频率、PWAS长度与厚度、胶层厚度等参数变化对输出电压信号的影响,可以为基于PWAS和Lamb波的主动健康监测技术提供参考.