仪器仪表学报

作者：蒋 帅，沈意平，王送来，支余林，宾光富

单位：蒋 帅,1. 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室，2. 湖南铁道职业技术学院智能制造学院,,沈意平,1. 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室，3. 株洲国创轨道科技有限公司湖南省轨道交通装备智能感知与运维工程技术研究中心,,王送来,1. 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室,,支余林,1. 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室,,宾光富,1. 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室,

关键词：压电纤维;应力波;方向感知;冲击定位;窄带信号提取

基金：国家自然科学基金( 52275107)、湖南创新型省份建设专项经费( 2020RC3049)、湖南省自然科学基金( 2020JJ6029,2021JJ60007,2022JJ30260)、湖南省教育厅重点项目(21A0310)资助

冲击定位监测是飞行器结构健康监测的重要研究课题。基于应力波方向检测的冲击定位方法可有效克服传统的到达时间方法依赖波速的应用局限性,适合飞行器复杂结构的冲击定位监测。本文分析了压电纤维对冲击应力波的响应特性,针对板结构冲击应力波信号具有宽频、频散与多模态成分混叠等特征,采用Shannon复数小波变换提取应力波能量峰值窄带信号,通过仿真与实验研究表明低速冲击板中产生的应力波主能量成分为A0模态Lamb波;基于压电纤维对Lamb波的方向响应特性,优化制备了45°“应变花”结构的压电纤维传感器,以能量峰值窄带Lamb波传播方向表征应力波传播方向,提出了基于压电纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法。实验结果表明提出的基于压电纤维传感器应力波方向检测的冲击定位方法准确有效,平均距离定位误差为17.2mm。研究成果提供一种应力波方向传感器及不依赖应力波波速的结构冲击定位方法,具有一定的理论研究意义和工程应用价值。

来源：2023年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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