复合材料缺陷的压电-光纤混合传感器兰姆波检测方法研究
结题报告
批准号:
11074164
项目类别:
面上项目
资助金额:
46.0 万元
负责人:
张海燕
依托单位:
学科分类:
A2303.超声物理与技术
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
石志东、肖悦娱、朱瑞芳、曹亚萍、陈先华、于建波
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中文摘要
压电-光纤混合传感器因能综合发挥传感器各自的优势而在大型复合材料结构的兰姆波检测中得以发展。本项目采用PZT发射、(F-P或FBG)光纤传感器接收的兰姆波检测系统,应用解析法和数值法,深入研究有、无缺陷(如脱层)情况下层状复合材料板中超声兰姆波传播的频散特性,探索频率、板厚变化等对兰姆波频散特性的影响,分析兰姆波各较低阶模式在复合材料板中的位移和应力分布;考察影响光纤传感器(F-P或FBG)超声兰姆波传感信号灵敏度的因素;发展有效的信号处理方法提取兰姆波信号的特征。研究兰姆波模式信号的激发、传播、频散特性以及光纤传感器对兰姆波信号的最佳接收。根据以上研究结果,确定评价复合材料缺陷的最佳兰姆波模式及其相关参量,提出高灵敏度光纤超声兰姆波传感的理论和测试方案,建立不依赖于温度变化的复合材料缺陷评价指标,为压电-光纤混合传感器在复合材料缺陷兰姆波无损检测中的实际应用提供理论支撑。
英文摘要
压电-光纤混合传感器因能综合发挥传感器各自的优势而在大型复合材料结构的兰姆波无损检测中得以发展。本项目采用PZT发射、光纤传感器接收的超声兰姆波检测系统,提出高灵敏度兰姆波光纤传感的理论和测试方案,取得了一系列具有理论和实际价值的基础性研究成果。主要包括:①建立了光纤传感器超声兰姆波检测的理论模型,考察了影响超声兰姆波传感信号灵敏度的因素,为优化光纤传感器兰姆波测试系统提供理论依据;②谱有限元法分析层状各向异性复合材料板中兰姆波的频散特性和波结构,确定评价复合材料缺陷的最佳兰姆波模式及其相关参量(如频率和波长);③有限元数值模拟兰姆波在含脱层损伤复合材料板中的传播,观察到了兰姆波遇缺陷所发生的反射、衍射以及模式转换现象;④采用匹配追踪方法有效去除兰姆波检测信号中的冗余信息和识别多个模态,改善了兰姆波特征信息的清晰度和特征提取的精度;⑤超声激励下光纤光栅传感体应变状态的仿真研究,为实验中传感体布置提供了指导;⑥研究了温度对兰姆波传播幅度的影响,得出的结论是:温度不影响两个基本模式幅度随频率变化的总体趋势,仅仅影响某一频率点的幅度大小,并且这种影响是很小的,实验中可不予考虑;⑦含脱层损伤复合材料的光纤传感器兰姆波检测的理论和实验研究。综合复合材料层压板中基于PZT的兰姆波发射和光纤布拉格(FBG)传感的兰姆波检测,构建了一个工况监测无损评价系统,将该系统用于探测正交铺设的碳纤维增强(CFRP)复合材料板中的脱层损伤。因为脱层的存在, 导致接收波形中出现新的模式。实验结果表明:采用新模式的到达时间作为指标,能够定量地评价复合材料层压板中脱层损伤的长度。本项目的研究成果为压电-光纤混合传感器在复合材料缺陷兰姆波无损检测中的实际应用提供了理论支撑。
期刊论文列表
专著列表
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DOI:--
发表时间:--
期刊:声学学报
影响因子:--
作者:张海燕;于建波;陈先华
通讯作者:陈先华
DOI:--
发表时间:2012
期刊:失效分析与预防
影响因子:--
作者:张海燕;毛成涛;于建波;冯国瑞;马世伟
通讯作者:马世伟
A Sparse Representation Algorithm for the Mode Separation and SNR Improvement of Lamb Wave Signals
兰姆波信号模式分离和信噪比改善的稀疏表示算法
DOI:10.1088/0256-307x/30/3/034301
发表时间:2013-03
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:3.5
作者:Zhang Hai-Yan;Shi Fang-Fang;Feng Guo-Rui;Ma Shi-Wei
通讯作者:Ma Shi-Wei
DOI:--
发表时间:2014
期刊:光子学报
影响因子:--
作者:林建强;石志东;刘珍;季敏宁
通讯作者:季敏宁
DOI:--
发表时间:2011
期刊:激光与光电子学进展
影响因子:--
作者:林建强;石志东;何伟;季敏宁;薛琴
通讯作者:薛琴
铁路隧道衬砌脱空缺陷的超声横波阵列检测方法研究
  • 批准号:
    12374443
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
复合材料褶皱缺陷的超声扩散场阵列成像方法研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
高铁无砟轨道结构粘接界面缺陷的超声兰姆波检测方法研究
  • 批准号:
    11874255
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
超声兰姆波逆散射拓扑成像方法研究
  • 批准号:
    11674214
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
超声兰姆波与复合材料脱层缺陷相互作用研究
  • 批准号:
    11474195
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    87.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
板类结构非对称缺陷的超声兰姆波衍射层析成像方法研究
  • 批准号:
    11274226
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    89.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
基于超声导波理论的管道缺陷层析成像研究
  • 批准号:
    10874110
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
基于综合波场信息的超声兰姆波层析成象方法研究
  • 批准号:
    10504020
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    张海燕
  • 依托单位:
国内基金
海外基金