二维线阵PZT与空间滤波器无波速损伤冲击成像技术

"基于二维线阵和空间滤波器的损伤与冲击无波速成像方法" 本文介绍了一种创新的无波速成像技术，它利用二维（2D）线性压电陶瓷（PZT）传感器阵列和空间滤波器来检测结构中的损伤和冲击事件。该技术的核心在于，它不依赖于传统的Lamb波群速度信息，这使得成像过程更加简化，同时提高了检测的准确性。 在结构健康监测领域，Lamb波通常被用于检测固体结构内部的裂纹、腐蚀或其他形式的损伤。Lamb波具有在薄板中传播的特性，其群速度是识别不同损伤类型和定位损伤位置的关键参数。然而，这种方法需要对材料的声学特性有深入的了解，并且在实际应用中，群速度可能会受到温度、湿度等环境因素的影响，导致测量复杂。 邱雷和袁慎芳提出的这种方法避开了这些难题。他们采用二维PZT线性阵列，这种阵列可以生成和接收多方向的Lamb波，从而获取全方位的损伤信息。PZT传感器因其压电性质，能够有效地转换机械能和电能，因此在无损检测中广泛使用。通过空间滤波器，可以进一步处理从传感器阵列收集到的数据，滤除噪声并增强损伤信号，使得即使在复杂的背景信号中也能准确识别出微弱的损伤迹象。 文章指出，这种方法的实施包括以下几个关键步骤：首先，安装二维PZT传感器阵列在结构表面，然后实时监测结构的动态响应；其次，从监测信号中提取与损伤相关的特征，这可能涉及时频分析或模式识别技术；接着，利用空间滤波器处理信号，形成损伤图像；最后，通过分析这些图像，确定损伤的位置和程度，同时也可以识别和定位冲击事件。 此研究得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中央高校基本科研业务费和江苏省高等教育重点学科优先发展计划等多个项目的资助，反映了该工作的重要性和研究价值。此外，邱雷和袁慎芳，尤其是袁慎芳教授（长江学者特聘教授，智能结构与健康监测领域专家），在结构健康监测领域的贡献得到了广泛认可。 总结来说，这项研究提供了一种新颖的、不需要Lamb波群速度信息的损伤和冲击成像方法，为结构健康监测提供了一种更高效、更稳健的解决方案，对于航空航天、桥梁、建筑物等领域的安全监控具有重要意义。未来的研究可能会进一步优化空间滤波算法，提高成像分辨率，并探索在更多复杂工况下的适用性。