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一基于Lamb波的铝板损伤监控技术研究 张移山张蕾华庆祥 北京航空工程技术研究中心 北京 100076 摘要Lamb波技术是近几年发展起来的材料缺陷和损伤评估新技术，相对于传统的技术，因其 为一种主动检测技术而具有明显的优越性，特别适合于在结构健康监控领域的应用。本文利用PZT 传感器，在铝板中激发和接收Lamb波，对铝板中Lamb波的传播特性进行研究，利用短时均方根分 有无模拟损伤的情况做了对比研究和分析，得到一些有价值的结论，为Lamb波技术在结构健康监 控领域的应用奠定基础。 结构健康监控 关键词Lamb波短时均方根 采用压电换能器或者激光照射等手段在材 料表面激发询问脉冲应力波，与此同时再利用压 ㈣ ， (蝶一七：)‘ 对称懿器一器2tankb 电传感器在材料的同一表面的其它一个或多个 地方接收应力波信号，在此基础上通过信号分析 塑丝：一噬二笠2： 确定反映材料对于瞬间脉冲波传播效率的应力 ——————=一=一———=————：—一 klfb 4％2畸屯 反对称模态tan (2) 波因子【4】，从而以此表征材料的机械性能的变 化，这就是Lamb波检测技术。该技术是受声发 c3， 射技术启发而产生的，故又称声．超声技术或主 砰=(詈]2一瑶，砰=(詈]2一碍 动声发射技术，是结构损伤检测及完整性动态评 式(1)中％为沿板水平方向的波数，易为1／2板厚， 估方面的一项新技术，特别适合于各类结构的健 彩为角频率，el为纵波波速，c。为横波波速。 康监控。 波动方程决定Lamb波的多模态和频散特性，而 由板波理论可知璐1，声一超声技术在薄板中 每种模态又存在不同阶次，这些也是Lamb波最 激发的弹性波为Lamb波。因此，对Lamb波进 主要的特点。 行合理有效的分析，发掘出包含在Lamb波中的 关于检测对象的信息是声一超声技术应用的关 2基于信号短时均方根(STRMS)的 键。本文主要针对LYl2CZ铝板，利用信号短时 Lamb波传播特性分析方法 均方根方法，对声．超声技术在铝板中激发的 Lamb波的特性进行实验研究，对铝板中有无模 波的传播是能量传播的过程，可以通过对能 拟损伤的情况做了对比研究和分析。 量的分析达到了解波的传播特性的目的。信号均 方根(1洲S)分析是能量分析中常用的方法， 1声超声技术中的Lamb波 RMS的大小代表信号的总体能量。而STRMS Lamb波是在自由板中产生的平面应变波， 分析不是计算信号在整个时间历程上的总体能 在板的上下表面应力(tractionforce)为零。其