收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

用于结构损伤检测的OPFC超声相控线阵驱动理论及技术研究

王自平  
【摘要】:用于声/电转换的超声相控阵驱动器是超声相控阵检测系统的关键组成部分之一,通过延时控制,超声相控阵驱动器具有自动聚焦和偏转的能力,可以对被测结构进行多方位快速扫描。由于相控阵驱动器直接产生超声波,因此它的结构形式及性能直接影响超声相控阵检测的性能和成像质量。针对复杂工程结构损伤特性及现有超声相控阵检测技术中驱动器存在的不足,在压电正交异性机理研究基础上,通过理论分析、数值仿真与实验验证研究了伸缩型压电正交异性纤维复合材料(Orthotropic piezoelectric fibe composite, OPFC)元件及相应的用于金属结构和混凝土结构损伤检测的OPFC超声相控线阵换能器,拓展了复杂工程结构无损检测新技术,为超声相控检测技术提供了理论和实验指导。 基于力-电耦合理论,构造了伸缩型振动的压电正交异性纤维复合材料(OPFC)元件,系统地分析了各相材料特性、结构尺寸对OPFC驱动元件性能的影响规律,并对其驱动性能进行了测试分析。针对现有的超声相控阵换能器应用中单一PZT阵元力/电参数可设计性不足等原因,设计相应的用于金属结构和混凝土结构损伤检测的OPFC超声相控线阵换能器,突显出其驱动电压低,有效地抵制了栅瓣对有效信号的干扰;结合声场指向性分析,采用有限元法对金属中聚焦声场分布分析,研究不同参数变化时聚焦点处总位移的变化,得出最佳相控阵阵元间距、阵元宽度、阵元数等参数。 研究了用于金属结构和混凝土结构损伤检测的OPFC驱动器的制备方法,对自行研制的叉指式OPFC元件进行了性能测试,并与常规PZT元件性能进行了对比分析,得出用于金属结构检测的叉指型OPFC具有低声阻抗和高机电耦合系数,而用于混凝土结构检测的OPFC超声驱动器的得灵敏度和带宽比传统换能器分别提高了3.9dB和27.21%。 为有效克服材料阻尼对超声波传播过程的衰减,基于现场可编程门阵列(FPGA)的高集成度、高运行速度和可编程的特性,研制了16通道的相控延时和可控强度聚焦偏转发射/接收装置,实现了任意波形信号的直接数字合成,对OPFC超声相控驱动技术进行了结构损伤检测实验验证,取得了预期的效果。 实验结果表明与现有超声相控阵驱动技术相比,其驱动聚焦能量、检测灵敏度都能得到提高,检测范围进一步扩大,验证了将OPFC超声相控线阵驱动/传感器用于结构损伤检测的可行性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王利恒;周锡元;阎维明;;结构损伤检测方法的一些新进展[J];四川建筑科学研究;2005年06期
2 姜绍飞,周广师,刘红兢,刘明;考虑不确定性因素的结构损伤检测方法[J];沈阳建筑工程学院学报(自然科学版);2002年02期
3 朱宏平,李斌;利用动态特性测量值的结构损伤检测方法的比较研究[J];中华科技大学学报(城市科学版);2002年01期
4 王步宇;基于分形的结构损伤检测方法[J];振动与冲击;2005年02期
5 陆洲导;余江滔;李灿灿;;火灾后混凝土结构损伤检测方法的探讨[J];工业建筑;2006年01期
6 周晓辉;;梁结构损伤检测的一种方法[J];广州建筑;2006年03期
7 ;分形理论用于结构损伤检测[J];工程质量;2007年07期
8 王山山;万里波;;基于基础激励的结构损伤检测局部损伤因子法[J];河海大学学报(自然科学版);2009年04期
9 林圣忠;房文字;;基于静力测试的结构损伤检测研究进展[J];科技创新导报;2011年06期
10 肖伟;;建筑结构损伤检测技术的现状与最新发展[J];才智;2011年18期
11 朱军华;余岭;;基于时间序列分析与高阶统计矩的结构损伤检测[J];东南大学学报(自然科学版);2012年01期
12 阳丹;杨虹;何凌;;探讨火灾后混凝土结构损伤检测与常见处理方法[J];四川建筑;2012年06期
13 鞠彦忠,盛严,陈景彦,陈建华,扬湘江;基于模型修改的结构损伤检测[J];东北电力学院学报;2000年04期
14 何萍;李东升;王德禹;;基于小波分析的结构损伤检测发展现状与展望[J];噪声与振动控制;2007年02期
15 吴令红;熊晓燕;;基于时间序列分析的结构损伤检测[J];煤矿机电;2009年04期
16 李强;;频响函数在结构损伤检测中应用的试验研究[J];工程与试验;2009年01期
17 徐伟华;刘济科;吕中荣;;基于振动响应的弦结构损伤检测[J];振动与冲击;2009年06期
18 邱颖,任青文,叶海靖;基于小波变换与神经网络的结构损伤检测[J];河海大学学报(自然科学版);2004年03期
19 李林,洪可柱,朱宏平;土木工程结构损伤检测中的神经网络方法[J];华中科技大学学报(城市科学版);2004年02期
20 李隆,宋天诣,睢封云;神经网络在结构损伤检测中的应用[J];山西建筑;2005年16期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张文江;殷志祥;;结构损伤检测与定位理论及应用[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
2 宁佐贵;王雄祥;朱长春;;小波分析方法在结构损伤检测中的应用[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
3 徐超;;吸引子预测误差在结构损伤检测中的应用[A];第六届全国动力学与控制青年学者学术研讨会论文摘要集[C];2012年
4 吕中荣;刘济科;;基于单位脉冲相应的框架结构损伤检测[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
5 张尧;向志海;;基于系统频率的梁式结构损伤检测方法[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
6 屈文忠;蔡元奇;朱以文;;基于频响函数和主成份分析的结构损伤检测方法研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 王乐;杨智春;谭光辉;刘江华;党晓娟;;基于固有频率向量的框架结构损伤检测[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
8 沈文浩;张森文;李长友;;基于试验模态振型分析的结构损伤检测参数比较研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
9 屈文忠;蔡元奇;朱以文;;基于频响函数和主成分分析的结构损伤检测方法研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
10 王山山;万里波;;随机激励下结构损伤检测的频响函数法[A];随机振动理论与应用新进展——第六届全国随机振动理论与应用学术会议论文摘要集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 于哲峰;随机激励下结构损伤检测方法研究[D];西北工业大学;2005年
2 聂振华;基于重构相空间的结构损伤检测方法及可视化研究[D];暨南大学;2012年
3 朱军华;环境因素作用下的结构损伤检测[D];暨南大学;2011年
4 郑渝;机械结构损伤检测方法研究[D];太原理工大学;2004年
5 唐天国;工程结构损伤检测的动测法与光纤滑动传感技术研究[D];四川大学;2005年
6 王自平;用于结构损伤检测的OPFC超声相控线阵驱动理论及技术研究[D];江苏大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨晟曦;弹性梁结构损伤检测方法[D];南京航空航天大学;2003年
2 杨建荣;一种新的两阶段结构损伤检测方法[D];昆明理工大学;2004年
3 吴令红;结构损伤检测与定位方法研究[D];太原理工大学;2009年
4 侯健;基于小波变换的结构损伤检测理论与应用方法研究[D];西安建筑科技大学;2005年
5 李成;基于人工鱼群算法的结构损伤检测方法研究[D];三峡大学;2013年
6 徐鹏;基于蚁群算法的结构损伤检测[D];暨南大学;2009年
7 王亮;基于降维方法的结构损伤检测的研究[D];太原理工大学;2010年
8 高锐;数据融合方法在结构损伤检测中的应用研究[D];西安建筑科技大学;2008年
9 刘海欣;基于支持向量机的高桩排架结构损伤检测[D];天津大学;2008年
10 杨海峰;基于加速度频响函数的结构损伤检测方法研究[D];西北工业大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 龚伟;宝冶建设“灾后建筑结构损伤检测与承载能力评定方法研究”结题[N];中国冶金报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978