導(dǎo)波場分析法可有效識別和表征結(jié)構(gòu)損傷,但受限于奈奎斯特采樣定律,全波場信號的采集耗時嚴(yán)重。為提高全波場信號的獲取效率,現(xiàn)有方法依靠壓縮感知和激光多普勒測振技術(shù),以少量空間測點信號重構(gòu)出原始波場,然而該類方法依賴具有一定隨機性的抖動采樣策略,在商用激光多普勒測振系統(tǒng)上不便實現(xiàn)。為解決這一問題,該文提出了一種基于均勻稀疏采樣策略的導(dǎo)波場重構(gòu)方法,并搭建壓電片激勵/掃描式激光多普勒測振儀傳感（PZT激勵/SLDV傳感）實驗平臺,對含人工損傷的鋁板進(jìn)行實驗驗證。實驗結(jié)果表明,該方法可將空間測點數(shù)減少到奈奎斯特采樣點數(shù)的10%以下,并在導(dǎo)波場重構(gòu)精度及損傷成像精度方面達(dá)到與抖動采樣策略的同等水平,且提高了導(dǎo)波場分析法的實用性和工作效率。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

二維測量區(qū)域像素化示意圖

基追蹤降噪算法在求解時需要傳感矩陣滿足一定的正交性,因此,采樣策略須兼顧隨機性與均勻性[7]。此處采樣策略包括了測點分布和假定源分布�，F(xiàn)有研究利用抖動采樣法生成空間測點[6-7],假定源則為均勻分布,如圖2(a)所示。然而抖動采樣具有隨機性,現(xiàn)有商用SLDV系統(tǒng)內(nèi)置的測量方式為均勻網(wǎng)格,并不支持隨機測點設(shè)置。本文將抖動采樣點替換為等間隔均勻采樣點以保證SLDV的稀疏采樣更易實現(xiàn),采樣設(shè)置如圖2(b)所示。均勻稀疏采樣形成的傳感矩陣的冗余度高于抖動稀疏采樣,這是它們的本質(zhì)區(qū)別。本文通過大量實驗數(shù)據(jù)計算證實,在傳感矩陣冗余度較高的情況下使用SPGL1算法求解導(dǎo)波場CS方程,能以非常高的概率求得滿足條件的稀疏解,因此,均勻稀疏采樣策略亦可精確重構(gòu)出原始波場。利用假定源激勵函數(shù)的幅值信息可成像假定源區(qū)域的所有聲源,損傷作為二次聲源亦可被識別。由于SLDV測量系統(tǒng)直接測量的是結(jié)構(gòu)表面的離面速度,因此,S0模態(tài)導(dǎo)波非常弱,A0模態(tài)在測量信號中占主導(dǎo)地位,利用v(f)中A0模態(tài)部分進(jìn)行損傷成像,成像指標(biāo)index(x,y)定義為

構(gòu)建PZT激勵/SLDV傳感實驗平臺,如圖3所示。待測試件為厚1 mm的T6061型鋁板,如圖4所示。在鋁板表面粘貼直徑為?SymbolFC@7 mm的壓電片作激勵源,在激勵源上方設(shè)置長10 mm的凹槽模擬損傷。測量區(qū)域?qū)�、高均�?1.5 mm,M=221,在每個測點上采集10次數(shù)據(jù)后取均值以提高信噪比。假定源區(qū)域?qū)?1.5 mm,高180 mm,假定源點數(shù)N=2 695,等于取該區(qū)域Nyquist點數(shù),采樣壓縮率為(1-M/N)×100%=91.8%,即實際采樣點數(shù)減少至Nyquist點數(shù)的8.2%。激勵信號為中心頻率250 kHz的五峰波,信號能量主要集中在100～400 kHz,故選擇該區(qū)間作為計算頻段。圖4 待測鋁板試件示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]主動Lamb波結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測中的非線性信號提取[J]. 潘群,王強.  壓電與聲光. 2014(05)



本文編號：3611209