Page 58 - 无损检测2021年第四期

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DOI : 10.11973 / ws j c202104005

复合材料盒段冲击损伤的成像优化

张 华 ,张倩昀 ,宁 宁 1

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( 1. 中国飞机强度研究所,西安 710065 ; 2. 西安航空学院 电子工程学院,西安 710077 )

摘 要:基于压电传感器的 Lamb波损伤成像方法已广泛应用于复合材料结构的损伤识别与
定位中, 但激励传感信号在实际检测中往往会存在电磁干扰等异常扰动, 从而出现漏检或者损伤的
误报。针对这一问题, 研究了损伤概率成像优化方法, 改进了基于能量变化的损伤因子。在复合材
料盒段结构的冲击损伤现场检测中, 采用传统方法的概率成像算法的损伤定位精度为 68% , 而采
用文中改进的概率成像算法的损伤定位精度为 82% 。

关键词:压电传感器; 复合材料; Lamb波; 损伤概率成像

中图分类号: TG115.28 ; V258 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 04-0020-03

O p timizationofim p actdama g eima g in g forcom p ositeboxse g ments

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ZHANGHua , ZHANGQ ian y un , NINGNin g 1

( 1.AircraftStren g thResearchInstitute , Xi'an710065 , China ;

2.Colle g eofElectronicEn g ineerin g , Xi'anAeronauticalUniversit y , Xi'an710077 , China )

Abstract : TheLambwavedama g eima g in g methodbasedonp iezoelectricsensorhasbeenwidel yusedinthe

dama g eidentificationandlocationofcom p ositestructures.However , duetotheabnormaldisturbancesuchas

electroma g neticinterferenceintheactualdetectionoftheexcitationsensorsi g nal , thereoftenoccurundetectedfaults

orfalsealarmsofdama g e.Aimin g atthis p roblem , thedama g e p robabilit y ima g in g o p timizationmethodisstudied ,

andthedama g efactorbasedonener gychan g eisim p roved , whichcanhavestron ganti-interferenceabilit y inthe

field.Inthefieldtestofim p actdama g eofcom p ositestiffenedwin gboxstructure , theaccurac yofdama g elocation

is68% b yusin gthetraditionalp robabilit y ima g in g method , and82% b yusin gtheim p rovedp robabilit y ima g in g

al g orithminthisp a p er.

Ke ywords : p iezoelectricsensor ; com p ositematerial ; Lambwave ; dama g ep robabilit y ima g in g
复合材料盒段结构是机翼的典型结构形式, 大 法上, 这些方法主要包括: 延迟 - 累加成像方法 [ 1 ] 、 时
面积的盒段结构在日常使用和维护过程中容易受到 间反转成像方法 [ 2 ] 、 超声相控阵成像方法 [ 3 ] 和概率
冲击, 产生这些冲击的原因有维护过程中工具掉落、 成像方法 [ 4 ] 等。这些成像算法往往在实验室条件下
可以获得比较精准的定位结果。由于试验现场的电
冰雹的撞击、 起降时的碎石冲击等。
常规基于压电传感器和兰姆波的健康监测方法 压不稳定以及结构中可能存在残余应力, 就会在不
主要有: 损伤因子方法和损伤概率成像方法。损伤 同程度上影响信号的稳定性。
因子方法相对简单, 但往往无法直观地给出损伤的 笔者提出了一种采用双基准的概率成像方法,
具体位置信息。近年来, 国内外学者的研究主要集 该方法将由于环境因素引起的信号变化加入到概率
中在基于压电传感器阵列和 Lamb波的损伤成像方 成像的方法中, 可以在一定程度上补偿健康监测信
号不稳定的影响, 得出更为精确的损伤定位结果。

收稿日期: 2020-11-20 1 双基准概率成像方法原理
作者简介: 张 华( 1988- ), 男, 硕士, 主要从事无损检测相关研
究工作 1.1 损伤概率成像方法
通信作者: 张 华, nanton g zh1988@126.com 损伤概率成像方法的基本思想是: 当某一激励 -
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2021 年 第 43 卷 第 4 期

无损检测