本文關(guān)鍵詞：非金屬復(fù)合材料陣列化阻抗測量系統(tǒng)設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多種新型、先進(jìn)的非金屬復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域,然而,受環(huán)境、原材料、疲勞累積、撞擊、腐蝕等物理化學(xué)因素的影響,復(fù)合材料極易產(chǎn)生缺陷。聲阻法是應(yīng)用較為廣泛的一種非金屬復(fù)合材料無損檢測方法,但利用現(xiàn)有的單探頭聲阻檢測儀進(jìn)行復(fù)合材料檢測時,需不斷地移動探頭進(jìn)行逐點(diǎn)檢測、檢測效率較低、不適于復(fù)合材料大構(gòu)件的檢測,因此,極需要設(shè)計一種高效、便捷、適用性強(qiáng)的非金屬復(fù)合材料檢測系統(tǒng)。本文在對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了充分研究的基礎(chǔ)上,基于波傳播法聲阻抗測量原理,研發(fā)了一套非金屬復(fù)合材料陣列化阻抗測量系統(tǒng)。系統(tǒng)由電磁式激震-撿振器陣列、激勵信號發(fā)生器、激勵信號調(diào)理電路、多路陣列控制開關(guān)、信號采集、接收信號調(diào)理電路、供電電源等硬件系統(tǒng)和基于LabVIEW平臺的系統(tǒng)控制和信號分析處理軟件系統(tǒng)組成,其中系統(tǒng)控制軟件包括激勵信號生成控制、陣列開關(guān)控制、信號采集控制等模塊;信號分析處理軟件包括FIR與IIR數(shù)字濾波器、中值濾波器、小波閾值去噪、改進(jìn)的CEEMD閾值降噪、相關(guān)分析時延估計、CEEMD分解時延估計、幅值和頻率分析及S變換時頻分析等。系統(tǒng)具有一發(fā)單收和一發(fā)多收選擇功能。工作于一發(fā)單收模式時,采用單點(diǎn)激勵,單點(diǎn)接收;一發(fā)多收模式時,可單點(diǎn)激勵,多點(diǎn)接收,激勵與接收模式通過軟件系統(tǒng)柔性設(shè)置。系統(tǒng)基于被測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同,產(chǎn)生的力阻抗不同,從而導(dǎo)致材料聲阻抗特性發(fā)生變化的檢測原理,采用單�；蚨嗄７绞郊畋粶y件并獲取經(jīng)過被測件傳遞后的多路響應(yīng)信號,通過分析陣列激勵與響應(yīng)信號,實現(xiàn)對復(fù)合材料內(nèi)部性能的檢查。最后,本文對系統(tǒng)的激震性能、撿振性能、工作模式柔性控制功能的可靠性和穩(wěn)定性進(jìn)行了測試和分析,并將該系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)合板的缺陷檢測試驗:1)對于無損傷標(biāo)準(zhǔn)板,利用本系統(tǒng)對該板進(jìn)行正弦掃頻激勵,使用多個撿振器接收板的振動響應(yīng),分析了該板的頻響特性隨檢測距離的變化規(guī)律,得到了該板的陣列化阻抗特征值;2)進(jìn)行了缺陷檢測的簡單試驗,用相同的布設(shè)方案和激震方式檢測了損傷板的陣列化阻抗特性,用陣列化阻抗值的差異來表征缺陷,完成對復(fù)合材料的缺陷檢測,驗證了本系統(tǒng)的可行性和可靠性。
【關(guān)鍵詞】：非金屬復(fù)合材料 陣列化阻抗 電磁式激震-撿振器 陣列開關(guān) 數(shù)字I/O
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TB302
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 復(fù)合材料聲阻法檢測研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 振動測量系統(tǒng)簡介16-19
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和框架19-21
• 2 檢測系統(tǒng)總體設(shè)計21-30
• 2.1 非金屬復(fù)合材料陣列化阻抗測量原理21-26
• 2.1.1 系統(tǒng)頻響函數(shù)的概念及物理意義22-23
• 2.1.2 復(fù)合材料陣列化阻抗23-25
• 2.1.3 基于陣列化阻抗的缺陷判定25-26
• 2.2 陣列化阻抗測量系統(tǒng)工作過程26-27
• 2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案27-29
• 2.4 系統(tǒng)指標(biāo)29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計30-43
• 3.1 系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)30
• 3.2 激震-撿振一體化模塊設(shè)計30-32
• 3.3 激勵信號發(fā)生器設(shè)計32-35
• 3.3.1 模擬信號生成子模塊32-34
• 3.3.2 激勵信號功率放大器模塊34-35
• 3.4 振動信號放大、采集模塊設(shè)計35-39
• 3.4.1 接收信號調(diào)理電路35-38
• 3.4.2 信號采集模塊38-39
• 3.5 陣列開關(guān)模塊設(shè)計39-42
• 3.6 供電電源設(shè)計42
• 3.7 本章小結(jié)42-43
• 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計43-61
• 4.1 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計43-46
• 4.1.1 軟件總結(jié)構(gòu)設(shè)計43-44
• 4.1.2 軟件總工作過程44-45
• 4.1.3 軟件界面設(shè)計45-46
• 4.2 控制模塊設(shè)計46-52
• 4.2.1 激勵信號生成控制模塊46-48
• 4.2.2 振動接收控制模塊48-50
• 4.2.3 陣列開關(guān)控制模塊50-52
• 4.3 數(shù)據(jù)處理與分析52-60
• 4.3.1 信號濾波去噪研究52-57
• 4.3.2 時域分析57-59
• 4.3.3 時頻分析59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5 系統(tǒng)測試與試驗驗證61-75
• 5.1 激勵信號發(fā)生器性能測試61
• 5.2 撿振性能測試61-64
• 5.2.1 幅值特性測試62-63
• 5.2.2 相位特性測試63-64
• 5.3 陣列開關(guān)性能測試64-67
• 5.3.1 激震陣列開關(guān)性能測試64-66
• 5.3.2 撿振陣列開關(guān)性能測試66-67
• 5.4 系統(tǒng)誤差測試67
• 5.5 復(fù)合板檢測試驗67-74
• 5.5.1 試驗方案68-69
• 5.5.2 試驗分析69-74
• 5.6 本章小結(jié)74-75
• 6 總結(jié)與展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果81-82
• 致謝82-83

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本文編號：414820