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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 基于兰姆波成像方法的损伤严重程度评估的数值与实验研究

    摘要： 本文通过数值模拟与实验研究，利用兰姆波对裂纹尺寸、形状及取向进行估算。数值模拟采用混合全局-局部方法结合成像技术，该方法能快速高效预测兰姆波从不同入射方向与裂纹相互作用产生的散射波信号。仿真结果显示了散射波信号的方向效应，并给出了最佳的发射器-传感器配置方案。研究采用两种成像方法：一种基于合成时间反转原理，另一种基于高斯分布函数，两者在仿真中均表现出良好的一致性?；诜抡娼峁杓撇⒖沽耸笛?，使用八组压电晶片主动传感器网络捕获裂纹散射波，分别采用Pitch-Catch和脉冲回波两种实验模式，研究了入射兰姆波方向性对成像结果的影响，并分析了各成像方法中求和、乘积及组合算法的效果。结果表明两种方法均可成功预测裂纹尺寸与取向。研究者尝试运用这些成像方法检测和量化更小损伤（直径1-3毫米孔洞），发现这些方法虽能准确定位孔洞，但因尺寸过小导致尺寸估算存在挑战，同时研究了不同孔径的散射波特性。

    关键词： 合成时间反转、裂纹尺寸测量、结构健康监测、波传播、散射波

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 复合材料中嵌入式光纤传感器与环氧树脂基体之间的界面粘附力

    摘要： 光纤（FO）传感器在结构监测的不同应用中越来越受欢迎。这类传感器的突出优势之一是能够将其嵌入复合材料部件内部。在此情况下，影响整个结构健康监测（SHM）系统效率的关键因素之一，就是光纤传感器与基体材料之间的界面粘附力。本研究的主要目标是探究嵌入式光纤传感器与环氧树脂基体之间的界面粘附情况，以确定最适合用于环氧树脂基体制备智能复合材料的最佳光纤类型。实验采用了四种不同直径和涂层（即聚酰亚胺、聚丙烯酸酯和有机改性陶瓷）的光纤。通过开展拔出试验并运用多种方法获取了复合材料/光纤的界面特性参数。最终采用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对光纤/基体界面进行了表征分析。研究发现：需要最高界面断裂能量（因而对基体材料侵入性最?。┑墓庀耍侵本蹲钚〉挠谢男蕴沾晒庀?。

    关键词： 结构健康监测、拔出试验、界面粘附力、光纤传感器

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 光纤布拉格光栅传感器在结构健康监测中的应用

    摘要： 目的——鉴于结构健康监测（SHM）能通过提前检测损伤避免灾难性故障并降低维护成本，在航空航天工程领域已成为备受关注的研究课题。光纤布拉格光栅（FBG）传感器因其重量轻、抗电磁干扰且可嵌入复合材料层间，被视为最具应用前景的SHM传感器之一。本文旨在研究并验证FBG传感器用于复合材料结构健康监测的可行性。 设计/方法/途径——展示了针对SHM研究的薄壁复合材料梁应用案例。详细阐述了包含FBG传感器及相关解调系统的监测体系，以及嵌入式传感器的梁体制造工艺。通过静力拉伸和扭转试验验证系统有效性，将试验获得的应变分析结果与ABAQUS?软件有限元分析数据进行对比。同时考虑噪声影响，比较了FBG传感器与应变片的数据差异。最后开展扭转载荷下的疲劳试验以评估FBG传感器的耐久性。 研究发现——结果表明FBG传感器适用于复合材料结构健康监测：其应变数据较应变片更精确且噪声更低，且证实了采用嵌入式FBG传感器获取复合材料层间可靠数据的便利性。 实践意义——FBG传感器在应变测量中的优势将推动其在SHM相关损伤检测中的应用。 原创性/价值——本文通过薄壁复合材料梁的FBG传感器应用案例，揭示了该技术在轻质复合材料结构健康监测中的适用性。

    关键词： 扭转试验、拉伸试验、结构健康监测、复合梁、光纤布拉格光栅传感器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2018年IEEE国际射频识别技术与应用会议(RFID-TA) - 中国澳门(2018.9.26-2018.9.28)] 2018年IEEE国际射频识别技术与应用会议(RFID-TA) - 数字调制多路背散射传感器标签的完美同步流传输

    摘要： 本文提出了一种称为多子载波多址接入（MSMA）的方法，用于实现无源反向散射无线传感器标签组的完美同步并发数据采集及其实验评估。通过将同步误差控制在128微秒以内，反向散射通信可应用于文物建筑、机械设备等结构健康监测领域。在MSMA中，每个传感器标签采用专用子载波频率产生调制反向散射信号，传感器数据通过模拟或数字调制方式叠加至子载波。基于反向散射原理产生的子载波间固有谐波，可通过软件定义接收机数值计算谐波副本并从观测信号中扣除来抑制。接收机采用的基于帧的信号处理机制，使得干扰抑制后仍能保持子载波间零相对同步误差。由于干扰抑制可在解调解码前完成，该方法能确保不同调制方式下的并发性能。我们利用LabVIEW通信软件无线电环境开发了MSMA原型系统，并采用分立电子元件制作了传感器标签原型。通过有线和无线环境测试（最多接入四个反向散射传感器），评估了采用数字调制子载波的MSMA系统性能与局限。

    关键词： 结构健康监测、软件定义无线电、干扰抑制、无源反向散射

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2018年IEEE国际射频识别技术与应用会议(RFID-TA) - 中国澳门(2018.9.26-2018.9.28)] 2018年IEEE国际射频识别技术与应用会议(RFID-TA) - 用于无线结构健康监测系统的次近场射频识别天线

    摘要： 本文研究表明，利用导电馈线在金属物体上激励表面驻波，可可靠地为安装于该金属物体的无源UHF RFID传感器标签供电。通过对比该方法与自由空间环境下的读取率发现：沿金属杆结构方向，在更远距离处，最小读取率至少是自由空间的9倍，最大读取率可达自由空间的20倍左右。实验证明，通过将金属结构本身作为次级近场天线，能有效读取WISP 5.0等无源UHF传感器标签的加速度计数据。该技术可为传统结构健康监测系统提供低成本替代方案。

    关键词： 结构健康监测、加速度、超高频射频识别、金属、传感、WISP（无线识别和传感平台）

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 紫外线固化玻璃纤维增强聚合物加固混凝土梁在破坏性试验中的立体视觉挠度监测

    摘要： 为监测土木工程中的三维结构位移，本文提出一种基于结构坐标系的立体视觉位移测量方法，通过建立结构坐标系并进行坐标转换可获取结构的绝对位移。研究圆形目标中心识别算法，结合Canny算法与Zernike算法获取亚像素级中心坐标。引入极线约束对初始图像对进行立体匹配，并采用卡尔曼滤波与邻域搜索算法分别对左右序列图像中的圆形目标进行跟踪。为验证所提方法的有效性，在实验室开展了紫外线固化玻璃纤维增强聚合物加固混凝土梁的破坏性试验。结果表明：立体视觉法与线性可变差动变压器获取的荷载-位移曲线吻合良好，证实该立体视觉方法在破坏性试验中监测结构位移具有可行性和有效性。

    关键词： 结构健康监测、立体视觉、计算机视觉、位移测量

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 航空航天结构健康监测应用中的PZT/PZT与PZT/BiT复合压电传感器：光化学金属有机+浸渗沉积及表征

    摘要： 将细磨的锆钛酸铅（Pb(Zr0.52Ti0.48)O3）粉末悬浮于PZT和钛酸铋（BiT）溶液中，沉积于IN718和IN738镍基高温合金基体的曲面，形成厚度达100微米的涂层。采用光化学金属有机与渗透技术制备出无掺杂剂、无增稠聚合物的平滑半致密无裂纹随机取向厚压电薄膜作为压电传感器。每层沉积薄膜均在200°C下加热（含10wt%过量PbO），经365nm波长6瓦紫外灯照射10分钟，400°C热解后，再于700°C退火一小时。该过程循环进行直至达到目标厚度。分别采用蒸发法和溅射法沉积金/铂薄膜作为底电极与顶电极。随后对PZT/PZT与PZT/BiT复合薄膜进行表征，并与同类基体上沉积的PZT及BiT厚膜对比，同时研究成分与沉积工艺对压电薄膜晶相发育、微观形貌以及介电、铁电和压电性能的影响。测得PZT/PZT与PZT/BiT厚膜的剩余极化强度最大值分别为Pr=22.37±0.01μC/cm2和30.01±0.01μC/cm2，介电常数εr=298±3和566±5，压电电荷系数d33=126m/V和148m/V，对应最小矫顽场Ec=50kV/cm和20kV/cm。所开发的厚膜压电传感器可潜在应用于1-5MHz频带范围的旋转结构健康监测，并作为收发器用于其他工业或医疗领域。

    关键词： 压电传感器、结构健康监测、PZT/BiT复合材料、表征、溶胶-凝胶PMOD沉积法、渗透工艺、航空航天结构、PZT/PZT厚膜

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于聚合物/多维碳纳米同位素复合材料的冲击漆传感器

    摘要： 我们展示了一种由压阻纳米碳复合材料制成的新型冲击漆传感器，并研究了其特性。该漆传感器采用多壁碳纳米管（MWCNT）、剥离石墨纳米片（xGnP）以及两者的混合纳米碳填料制成，并喷涂在碳纤维增强塑料（CFRP）面板上进行实验室测试。在落球冲击试验中，基于MWCNT-xGnP的混合传感器在0.07-1.0J冲击能量范围内表现出最佳的冲击能量传感特性。我们还研究了由于纳米碳同位素尺寸变化导致的压阻机制以进行传感器设计。纳米碳传感器的压阻性显著受基质中电填料的电接触变化支配。本研究有望为设计具有优化灵敏度的复合结构健康监测（SHM）冲击漆传感器提供可行性测试。

    关键词： 碳纳米管（CNT）、剥离石墨纳米片（xGnP）、结构健康监测（SHM）、无人机（UAV）、冲击漆传感器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 采用时间反转技术对异种材料接头进行导波检测

    摘要： 异种材料连接技术近期在汽车、船舶及国防领域备受关注。然而，阻碍此类结构部件全面应用的主要障碍在于缺乏评估其强度的无损检测（NDE）技术——该强度取决于连接层的完整性。本研究采用表面安装压电传感器（PZT）的导波（GW）检测技术结合时间反转法，对异种材料搭接接头进行结构健康监测（SHM）。通过无基准概率成像技术定位人工脱粘缺陷，并利用超声C扫描进一步验证导波检测结果。总体而言，该技术在检测连接接头缺陷方面展现出巨大潜力。

    关键词： 导波、时间反转、诊断成像、结构健康监测、异种材料接头

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 一种基于压电传感器的温度鲁棒性损伤检测导波射线层析新方法

    摘要： 本文提出了一种新型导波射线层析成像方法，通过飞行时间（TOF）温度补偿实现温度鲁棒的损伤检测?；诘疾ǚ尚惺奔溆胛露鹊南咝怨叵捣治霰砻鳎何扌韫浪阄露炔钩ゲ问?，仅通过测量被检材料温度即可对基线信号飞行时间进行补偿。该方法通过优化导波基线飞行时间与补偿后飞行时间的TOF失配函数进行反演，并采用弹性网络惩罚算法实现结构健康监测（SHM）应用中的厚度变化映射。压电传感器在各项同性板材上开展的实验验证了所提方法的有效性。结果表明，本方法不仅能消除25℃至70℃温度变化产生的伪影，相比传统射线层析方法还能提供更精确清晰的损伤成像。

    关键词： 飞行时间法、射线断层扫描、压电传感器、导波、结构健康监测、温度补偿

    更新于2025-09-23 15:21:21