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在超聲導(dǎo)波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中,換能器是驅(qū)動(dòng)器與傳感器的統(tǒng)稱(chēng)。驅(qū)動(dòng)器的主要作用是將電能等形式的外部輸入能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓迫振動(dòng),從而產(chǎn)生力波,而傳感器主要是通過(guò)感知結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力波,將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)、光信號(hào)等其他形式的信息并輸出,用以反應(yīng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
基于Lamb波健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)、軟硬件交互、損傷監(jiān)測(cè)軟件。下圖是健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件模塊,工作原理是:
在系統(tǒng)控制模塊中設(shè)計(jì)合適的激勵(lì)信號(hào),到信號(hào)產(chǎn)生模塊,從而產(chǎn)生一個(gè)小電壓的模擬激勵(lì)信號(hào),該信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器模塊進(jìn)行電壓放大后輸入通道切換模塊,通道切換模塊選擇換能器陣列中合適的壓電換能器,將放大的電壓信號(hào)作用于該換能器上,從而在板狀結(jié)構(gòu)中激勵(lì)出Lamb波,換能器陣列中其他壓電片作為傳感器感知結(jié)構(gòu)中的Lamb波,將結(jié)構(gòu)的應(yīng)變狀態(tài)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)分別回饋到通道切換電路;
信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行放大與濾波后輸出至數(shù)據(jù)采集模塊,將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)再傳輸給系統(tǒng)控制模塊,進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理。
其中功率放大模塊選用的是Aigtek公司的ATA-4052功率放大器,其頻率帶寬能達(dá)到500KHz,輸出電壓最大能到310Vpp,滿足研究中Lamb波的激勵(lì)要求。
基于Lamb波鋼板損傷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái):
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