Page 91 - 无损检测2024年第四期
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试验研究
DOI : 10.11973 / ws j c202404010
基于 MFCC 的碳纤维复合缠绕气瓶损伤
声发射信号分析
魏 莱, 龙飞飞, 杨可鑫, 李沛莹
( 大连民族大学 机电工程学院, 大连 116000 )
摘 要:针对碳纤维复合缠绕( CFPR ) 气瓶的损伤在线监测问题, 对 CFRP 气瓶冲击损伤过程
的声发射检测进行研究。以获取到的气瓶损伤声发射信号作为研究对象, 通过梅尔倒谱系数( MF-
CC ) 特征提取方法, 将原始信号转换为特征系数向量, 将其参数值及变化趋势进行同步比较。试验
结果表明, 不同损伤类型梅尔倒谱系数的分布呈现出明显的规律性。该研究结果可为 CFPR 材料
的声发射检测信号识别提供一些参考。
关键词:碳纤维复合缠绕气瓶; 声发射; 冲击; 梅尔频率倒谱系数
中图分类号: X931 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2024 ) 04-0053-06
Dama g eacousticemissionsi g nalanal y sisofCFRPg asc y linders
basedonMFCC
WEILai , LONGFeifei , YANGKexin , LIPei y in g
( SchoolofElectromechanicalEn g ineerin g , DalianMinzuUniversit y , Dalian116000 , China )
Abstract : Forthedama g eon-linemonitorin gofcarbonfiberreinforcedp lastics ( CFRP ) wra pp edg asc y linder ,
theacousticemissiondetectionofCFRPc y lindersdurin g im p actdama g ewasstudied.Theacousticemissionsi g nal
of g asc y linderdama g eobtainedwastakenastheresearchob j ect , andtheori g inalsi g nalwasconvertedintothe
ei g encoefficientvectorb ythemethodofMel-Fre q uenc yce p stralcoefficientsfeatureextraction , andthep arameter
valuesandvariationtrendswerecom p areds y nchronizaril y .Theresultsshowedth atthedistributionofMFCCof
differentdama g et yp esp resentedobviousre g ulardistribution.Thisresearchresultcanp rovidesomereferencefor
thereco g nitionofacousticemissiondetectionsi g nalsinCFPR materials.
Ke ywords : carbonfiberreinforcedp lasticswra pp edg asc y linder ; acousticemission ; im p act ; Mel-fre q uenc y
ce p strumcoefficient
碳纤维复合缠绕气瓶( CFRP 气瓶) 是通过在金 碳纤维复合材料的冲击损伤大致分为基体开
属或非金属内胆上缠绕高强度碳纤维制造而成的, 具 裂、 分层损伤和纤维断裂等 [ 2 ] 。每一种损伤在形成
有质量轻、 刚性好和强度高等优点, 在道路交通、 轨道 过程中产生的声发射信号都有显著特征。声发射技
交通和氢能燃料电池等行业得到了广泛的应用 [ 1 ] 。 术是一种动态无损检测技术, 与其他常规的无损检
但气瓶的抗冲击性能较差, 在使用过程中如果瓶身受 测方法相比具有灵敏度高和可进行动态检测的优
到碰撞或冲击, 极易出现损伤而影响结构承载能力下 点 [ 3 ] , 因此该方法能够对复合材料损伤类型的变化
降, 造成严重的安全隐患。 过程做出及时有效的分析 [ 4-6 ] 。
针对复合材料不同类型损伤的声发射信号分
析, 宁小波等 [ 7 ] 通过小波分析得出不同损伤时期各
收稿日期: 2023-09-25 [ 8 ]
作者简介: 魏 莱( 2000- ), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为无 种损伤模式单独存在的结论, 邬冠华等 提出的参
损检测和信号处理技术 数分析法能清晰地分析出复合材料试样在压缩破坏
过程中的不同损伤情况。 ARUMUGAM 等 [ 9 ] 采集
通信作者: 魏 莱, 1143687444@ qq .com
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2024 年 第 46 卷 第 4 期
无损检测
