【摘要】：隨著航空飛行器性能的提高,其結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,在服役過(guò)程中這些結(jié)構(gòu)將不可避免受到各種形式的沖擊且極易造成不同程度的損傷,而這些損傷會(huì)成為結(jié)構(gòu)安全與使用壽命潛在的威脅,因此,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)中的沖擊載荷在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)研究十分有現(xiàn)實(shí)意義。本文基于這一迫切工程需求,開(kāi)發(fā)出一套基于ARM的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),主要研究工作如下:首先簡(jiǎn)要介紹了聲發(fā)射技術(shù)的概念,壓電傳感器的采集原理以及聲發(fā)射信號(hào)的傳播特性,后根據(jù)上述介紹選擇小波變換作為聲發(fā)射信號(hào)處理技術(shù),并分析利用此技術(shù)獲取波達(dá)時(shí)間的方式,同時(shí)提出了非正交小波變換的快速算法;其次,介紹了互相關(guān)函數(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種定位算法的基本原理,并根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)監(jiān)測(cè)需求對(duì)兩種算法進(jìn)行改進(jìn);隨后,重點(diǎn)介紹了沖擊載荷在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì),該系統(tǒng)選擇STM32F407為主控設(shè)備,擁有小型化便攜式(179.5mm×140mm)、低功耗、低成本特性。最后,通過(guò)對(duì)實(shí)際航空結(jié)構(gòu)某飛行器機(jī)翼后緣模型進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn),分別運(yùn)行兩種算法,以此驗(yàn)證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能可行性以及比較兩種算法的優(yōu)劣性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在600×600 mm的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi),本系統(tǒng)能有效識(shí)別沖擊載荷(互相關(guān)算法定位誤差小于20mm;BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法非邊界處定位誤差小于10mm),運(yùn)行時(shí)間短(不超過(guò)5s),定位界面圖像顯示清晰。
[Abstract]:With the improvement of the performance of aeronautics and vehicles, their structures are becoming more and more complex. In the course of service, these structures will inevitably be impacted by various forms and will easily result in different degrees of damage. These damages will become a potential threat to structural safety and service life. Therefore, the research on-line real-time monitoring of impact loads in structural health monitoring technology is of great significance. Based on this urgent engineering requirement, a set of on-line real-time monitoring system based on ARM is developed in this paper. The main research work is as follows: firstly, the concept of acoustic emission technology is introduced briefly. The acquisition principle of piezoelectric sensor and the propagation characteristics of acoustic emission signal are analyzed. According to the above introduction, wavelet transform is selected as the processing technology of acoustic emission signal, and the way to obtain the arrival time by using this technique is analyzed. At the same time, a fast algorithm of non-orthogonal wavelet transform is proposed. Secondly, the basic principles of cross-correlation function and neural network are introduced, and the two algorithms are improved according to the requirement of real system monitoring. Then, the hardware and software design of the on-line real-time monitoring system for impact load is introduced. The system chooses STM32F407 as the main control device and has the characteristics of miniaturization and portable (179.5mm 脳 140mm), low power consumption and low cost. Finally, two algorithms are run to verify the functional feasibility of the monitoring system and to compare the advantages and disadvantages of the two algorithms through impact experiments on the wing trailing edge model of an aircraft with actual aeronautical structure. The experimental results show that the system can effectively identify the impact load in the monitoring area of 600 脳 600 mm (the location error of the cross-correlation algorithm is less than 20 mm). The non-boundary location error of BP neural network algorithm is less than that of 10mm, the running time is short (no more than 5 s), and the image of location interface is clearly displayed.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：V215;TP274

【參考文獻(xiàn)】

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1 李惠;鮑躍全;李順龍;張東昱;;結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)與工程[J];工程力學(xué);2015年08期

2 朱斌;陳龍;強(qiáng)_";程鯉;;美軍F-35戰(zhàn)斗機(jī)PHM體系結(jié)構(gòu)分析[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2015年01期

3 孫俠生;肖迎春;;飛機(jī)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J];航空學(xué)報(bào);2014年12期

4 馬丁;石立華;付尚琛;曹洪福;;基于時(shí)頻分析的Lamb波散射源定位方法研究[J];壓電與聲光;2013年04期

5 劉玉海;尹成;潘樹(shù)林;胡永泉;;基于互相關(guān)函數(shù)法的地面微地震信號(hào)檢測(cè)研究[J];石油物探;2012年06期

6 唐艷;付存君;魏建新;;基于自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率的改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[J];計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用;2012年04期

7 陳昊;童小燕;姚磊江;程起有;李斌;;復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊的聲發(fā)射研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2010年11期

8 蘇永振;袁慎芳;周恒保;;基于三角測(cè)量和最優(yōu)化技術(shù)的復(fù)合材料沖擊定位兩步法[J];宇航學(xué)報(bào);2009年03期

9 袁慎芳;邱雷;王強(qiáng);苗苗;余振華;;壓電-光纖綜合結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究及驗(yàn)證[J];航空學(xué)報(bào);2009年02期

10 陳林;宋海斌;;基于Morlet小波匹配追蹤算法的地震時(shí)頻屬性提取[J];石油地球物理勘探;2008年06期

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1 邱雷;基于壓電陣列的飛機(jī)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 蘇永振;航空材料結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊健康監(jiān)測(cè)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 王強(qiáng);Lamb波時(shí)間反轉(zhuǎn)方法及其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 唐頎;超高速撞擊板波特性與聲發(fā)射空間碎片在軌感知技術(shù)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

5 羅光坤;Morlet小波變換理論與應(yīng)用研究及軟件實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：2444070