實驗名稱：基于PZT結Lamb波方向算法的損傷定位方法

　　研究方向：損傷定位

　　測試目的：

　　Lamb波是在具有自由边界的固体板或层状结构中传输的一种弹性导波，由于其本身的传播特性，如沿传播路径衰减小，能量损失�。�传输距离远等，成为现行无损检测领域研究的重要手段。对于由碳纤维增强树脂基复合材料制造的航空航天结构，Lamb波的应用则更为普遍。在对其进行无损检测时，采用何种损伤检测工具及方法非常重要。在损伤检测过程中，检测工具通常采用压电换能器，PZT的轻薄特性使之在超声无损检测中得到广泛的应用。当PZT直径与Lamb波波长之比足够小时，其可被视为完美的检测工具。通过双面激励法，即在板的上下表面分别布置PZT，有效抑制了Lamb波的多模式特性。PZT的不同布置方式对損傷定位结果的影响，并证明了PZT在损伤检测中比激光测震计具有更高的敏感性。

　　測試設備：ATA-1372A功率放大器、任意波形發生器、PZT換能器、PZT傳感器、PX-Ie8840控制器、GTP-150A-2探棒。

　　實驗過程：

圖：實驗系統示意圖

　　本實驗系統采用傳統的Lamb波激勵和接收裝置，系統裝置如上圖所示。該系統包括任意波發生器、ATA-1372A功率放大器以及PZT換能器，接收儀器包括PZT傳感器、數字化儀，任意波發生器和數字化儀均是由PX-Ie8840控制器控制，波形發生器和數字化儀與PZT的連接均是通過探棒。系統通過任意波發生器産生的輸入信號再經電壓放大器放大後進入PZT激勵器，PZT激發的Lamb波信號在複合材料板中傳播一段距離後由PZT接收器接收，並由數字化儀對數據進行采集保存到計算機中。實驗中波形發生器産生的激勵波形爲加漢甯窗調制的５周期正弦波，頻率爲fo（300khz）。

　　實驗結果：

圖：PZT損傷前後響應信號

　　利用MATLAB軟件編寫了基于互相關理論的信號處理方法，在激勵頻率300khz的條件下，對實驗測得的信號數據進行處理，根據處理後結構健康響應信號與結構損傷響應信號的差異，用本方法能夠提取出損傷散射信號，且對散射信號重構後可以得到損傷散射信號各波包峰值對應的時間；根據PZT結在板中的位置，並選擇2，5號PZT爲基准PZT，將各PZT坐標代入損傷方向計算公式結損傷判定方法利用損傷方向算法得到了各PZT結接收到的經由損傷孔散射的其中一個Lamb波方向，且方向交點確定的損傷位置與實際損傷位置距離爲8.05mm，誤差在可接受範圍內。

　　今後將進一步研究多損傷問題，針對多損傷的多方向性，考慮到多損傷問題信號處理的複雜性，對Lamb波在碳纤维增强树脂基复合材料中的传播速度以及信号处理方法进行优化，从而提取出多损伤散射信号的多个损伤包络的到达时间，实现多損傷定位。同时，对PZT结的最大间距进行讨论，得到PZT间距的范围，改进损伤方向算法，从而进一步完善損傷定位方法。

　　安泰ATA-1372A寬帶放大器：

圖：ATA-1372A功率放大器指標參數

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