超声Lamb波的激励及频率调谐

江苏科技大学本学科完成了计策(论文)学院数学大学专业应用物理学学生名字凤歌服班级编号064050112地图教师魏进2010年6月江苏科技大学本科毕业论文超声兰姆波的激发和频率调谐the exitation and frequency tuning of ultra steronic lamb wave江苏科技大学毕业设计(论文)任命书大学名称：数学大学专业产业：应用物理学生名称：彭加福学习编号：064050112指导教师：魏秦说，他是副教授。毕业项目(论文)标题：超声波兰姆波的激励和频率调谐一、毕业设计(论文)内容和要求(原始数据、技术要求、实现指标和需要执行的实验等)1.交付条件：PZT压电晶片，厚度3.0mm铝，函数发生器，数位示波器，电脑2.设计内容和要求：(1)调查分析相关资料、超声波兰姆波在无损检测中的应用及国内外研究发展综述；(2)推导了自由板兰姆波的色散方程，用Matlab进行了数值分析。(3)准备PZT压电晶片，连接电极，并用聚脂粘合在薄铝板上。(4)用相关软件调制各种窗口调制的正弦信号，如高斯窗、汉明窗、汉宁窗等；(5)在铝板上激励和接收兰姆波信号，进行信号处理、分析；(6)写论文。二、完成后需要提交的工作(各种说明、图纸等)1.毕业设计论文一份(1.5万字以上)；外语翻译(超过5000个英语单词)；相关数据处理图像和Matlab数值计算程序。二、完成日期和进展2010年2月27日至2010年6月5日12周。进度安排：(1) 2月27日-3月5日，编写资料、研究、开放报告；(2) 3月6日-4月10日，理论推导和Matlab数值计算完成；(3) 4月11日-5月10日，完成实验部分，完成部分毕业论文；(4) 5月11日-5月20日，完成数据处理和毕业论文草稿；(5) 5月21日-6月14日，论文修改和答辩PPT制作；(6) 6月15日毕业答辩。四、主要参考资料(包括出版物名称、发行日期等):1 z.q.su，l.ye，y . Lu . guided lamb waves for identification of damage in composite structures : a reviewj。journal of sound and vibration . 2006，295: 753-780。2rgu iti、s.grondel、f.e.you bi、et al . optimized piezoelectric sensor for a specific application : detection of LANsensors and actuators a.2006、12633362-368。3李氏魏，陈赤茂。无损检测手册M。机械产业出版社。2002年： 206-214。4led UC，B. morvan，a.c. HLA dky，et al . interaction of lamb waves with a grating composed of two spatial periodi citiesndte international.2009、42333631-517。5 sun yajie、yuan shenfang、Qiu lei等。基于Lamb波相控阵和图像增强方法的损伤监测J。航空日志. 2009，30 (7) : 1325-1330。6 h.s.yoon，r . decicco . lamb wave exitation and detection with smart fasteners for structural health monitoringj。proc proc.spie.2010，7649 (14) : 2412-2422。7 j.s.leng，a . a sundi . structural health monitoring of smart composite materials by using efpi and FBG sensorsj。sensors and actuators a 3360 physical . 2003，103 (3) : 330-340。8王刚，原新中国。无参考活动兰姆波结构损伤时的反成像监测方法J。航空杂志。2010，31(1): 178-183。张海燕，他好，尤金。层状各向异性复合板的兰姆波M。科学出版社。2008年： 138-156。10王圭、黄松岭、赵伟。平板和管道圆周的兰波分布和波结构特性J。清华大学学报(自然科学版)。2009，49(7): 925-928。部门(教授和研究部门)董事： (签名)年月日大学监督： (签名)年月日摘褥子基于兰姆波的材料损伤检测和结构健康监测在航空工业、船舶制造、土木工程和智能材料领域得到了广泛的研究和应用。本主题研究了超声兰姆波波动理论，分析了板内兰姆波的传播特性，探讨了自由板内兰姆波色散方程的数值解法。使用高斯函数、汉明窗和汉宁窗调制正弦信号，然后使用调制脉冲爆震信号驱动粘在铝片表面的方形PZT压电晶片，在铝片上生成和获取兰姆波。重点介绍了各向同性铝薄板的兰姆波传播特性、色散特性、模式识别、模式选择和频率调谐。时域信号的分析结果表明，激发频率在10200kHz范围内，在板内可以获得明显的兰姆波信号，在120150kHz发生共振时可以采集到最强的信号。信号的频域分析结果表明，各种激发波形产生的兰姆波信号在正弦单周期信号激励时间板中的兰姆波的色散现象最严重，而使用汉明窗口调制的五阶段脉冲信号将时频分布最小，适合用作激励信号。实验测试了不同频率下A0和S0模式兰姆波的群速度，并与理论值进行了比较，发现实验结果与数值解法接近。另外，研究了使用不同波形激励时不同模式(A0和s0)兰姆波的强度随频率变化的关系，结果表明在2060kHz和100150kHz区间中，A0和S0模式兰姆波的强度存在显着差异。因此，通过选择适当的激发频率，可以获得模式单一性好、强度高、对特定种类缺陷敏感的兰姆波。关键词：超声波兰姆波；激励和接收分散特性；模式识别和选择；各向同性铝板材Abstractmaterial damage detection And structural health monitoring based on lamb wave are widely stud And applied in The areas of aerospace industry，shexitation signals in a variety of wave forms were Obtained via modulating the sinusoidal wave form by Gaussian function，hamming窗口和hanning窗口。then lamb wave was actuated and collected in the thin aluminum plate by square PZT crystal wafer which bonded on t He thinaluminum plate。the major emphasis is placed on the propagation character istics，dispersion character istics，mode identification，Mode selectionthe time-domain analysis shows that apparent lamb wave signals Were detected when the exitation frequency ranges from 10 khz to 200 khz，in whichThe frequency-domain analysis indicates that dispersion phenom of lamb wave exists under any conditions of The exceitation signal，in whichtherefore，The later is The most workable excellation sigal。the group velocity of both A0 and s0 modes were measured，Which are closed to the theoretical results。the relationship between frequency and signal intensity of both A0 and s0 modes under different condition S of exitation wave forms were stud experiesaccordingly，we can obtain a lamb wave with good unity，High intensity and sensitive for certain defect types by selecting appropriate exitykeyword:Ultrasonic Lamb Wave；Excitation and Collection，Dispersion Characteristics模式识别和选择；Isotropic thinaluminum plate目