實驗名(ming)稱：基于異常指(zhi)數的鋁板損傷(shang)量(liang)化表征

　　研究(jiu)方向：損傷量化

　　測試目的(de)：

　　結構損傷(shang)檢測與量化評估對于保障航(hang)空、航(hang)天(tian)、船舶、石(shi)油化工及兵(bing)器工業等領(ling)域的(de)基(ji)礎設(she)施結構安全性具有(you)重要意義，受到了廣泛的關(guan)注。在現有的結構監測技術中，超(chao)聲(sheng)導波檢(jian)測技術具(ju)有(you)檢(jian)測范圍廣，速度快，對結構內部損(sun)傷敏感(gan)，安全(quan)方(fang)便，且成(cheng)本低廉(lian)，在薄板構件的無損檢測和健康監測中具有良好的應用潛力(li)。

圖(tu)1：傳感信號時域損傷信號提取

　　超聲導波信(xin)號具有短程非平穩(wen)性，且易受到外界干擾因素(su)的影響，為了實現微弱缺(que)陷(xian)信(xin)號的增(zeng)強，許多(duo)研究者采用(yong)了時(shi)間反(fan)轉聚(ju)(ju)焦方法(fa)圳、相控(kong)聚(ju)(ju)焦方法(fa)、虛(xu)擬反(fan)轉聚(ju)(ju)焦法(fa)等來(lai)提高Lamb波信噪比、增強缺陷損傷信號，但這些技術不僅實際操作步驟復雜，而且在聚焦過程中容易出現其他的雜波，影響損傷檢測結果。一般來說，原始損傷特征對初始損傷和細微退化趨勢的敏感度不高。單個損傷特征只能反映結構系統的部分或特定方面的狀態，無法對結構損傷進行全面準確的評估，而多域高維特征往往包含大量“冗余”信息不僅帶來“維數災難”問題，而且損傷狀態評估的準確性，因此，有必要在損傷敏感特征篩選的基礎上，通過特征融合以建立一個綜合損傷評估指數，實現對結構損傷狀態進行統一描述與準確評估。因此，本文引入了基于自組織特征映射(self-organizing feature mapping，SOM)的敏感損傷特征融合方法，以構建能夠全面評估鋁板損傷的統一指數。

　　測試設備：ATA-8202射頻功率放大器、信號發生器、激光測振動儀、待測鋁板。

　　實驗過(guo)程：

　　為了(le)更好的(de)驗證AI對鋁板損傷評估的優越性，本節將通過鋁板彎曲疲勞循環實驗來證明，如下圖所示。由激發裝置產生的Lamb波在鋁板中傳播一定距離后被傳感器接收，其中實驗材料為400mmx40mmx15mm的鋁板，無約束地平行放置在海綿塊上。由函數信號發生器生成中心頻率500kHZ的10周期Lamb激勵信號，脈沖群被ATA-8202射頻功率發射器后傳遞至鋁板中，由全場掃描式激光測振儀接收。在彎曲疲勞次數為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9時，分別記錄導波信號的激發-接收實驗數據，提取的18組特征參數。

圖(tu)2：鋁板曲疲勞循環試驗的示意圖

　　實驗結果(guo)：

　　為了對鋁板彎折(zhe)損傷進行一致性表征，采(cai)用30次同等測試條件下獲得的無損信號的敏感特征向量作為訓練樣本，建立SOM模型，繼而計算各個彎折損傷板的異常指數。結果如下圖（a）所示。可見，本文提出的異常指數與鋁板彎折次數間具有更好的線性相關性。為了驗證基于SOM的AI對損傷狀態評估的優越性，以無損狀態下的30次測量得到的敏感特征的平均值組成的特征向量為無損基準，采用損傷狀態下的F到基準的歐氏距離作為損傷評價指標，結果如下圖（b）所示(shi)，從下圖（a）可以看出，AI值隨彎曲疲勞次數線性增加，且AI值分散在擬合曲線的兩側，與疲勞彎曲次數間的線性相關性較高。下圖（b）中(zhong)，盡管基于歐(ou)氏(shi)距離的損(sun)(sun)傷值具有隨彎曲次(ci)數(shu)增(zeng)加而(er)增(zeng)加的趨勢，但(dan)損(sun)(sun)傷值大(da)多分(fen)散在擬合曲線的下(xia)方，與彎曲次(ci)數(shu)的線性相關度(du)較差，對損(sun)(sun)傷演化的敏感性較差。圖（a）中AI指數與彎曲次數間較好的線性相關性驗證了AI指數對鋁板彎折損傷程度具有較好的量化表征能力，證實了其表征鋁板疲勞損傷的有效性與敏感性。

圖3：鋁板量化評估結果

　　安泰ATA-8202射頻功率放大器：

　　本文實驗素材由西(xi)安安泰電子(zi)整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西(xi)安安泰電子是專(zhuan)業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子(zi)測量儀器研發、生產和(he)銷(xiao)售的高科技企(qi)業。公司致力于功率放大器、功率信號源、計量校準源等產品為核心的相關行業測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。