振动波检测数据分析与结论

摘要：结构物的缺陷检测是一门跨学科的实用技术，在汽车横梁检测，工厂大型机械零部件检测，一些长期运作不便停检的机械中极为适用。在多种应用领域中，常用于对零部件或结构件的测试与检验，从而检测其使用安全性及制作合格性。常用的无损检测手段如：超声波检测方法、磁粉探伤法、射线检测法等，多数存在检测时间长、费用高等缺点，无法做到低成本，低时耗的要求以及检测繁琐不便。现代模态理论与测试技术推动了用声振信号进行的结构物检测，如何使用振动信号或声信号包含的模态参数进行结构物检测，是自动化工业检测的市场需求。本文主要探究的问题就是如何有效的检测汽车横梁的疲劳缺陷和裂纹类缺陷，重型汽车的使用路况差，颠簸起伏，并且载重量大，所处的工作环境相对也差，难以完成一些检测复杂，并且安装繁琐的检测手段，但声波检测的安装简易，检测速度快，可对结构质量状况进行在线监测，作难度小，设备成本低。考虑到实际检测存在的环境因素和条件的不足，在此研究对象改为以一批材料及结构相同，对带有不同裂纹大小和深度的简易钢管样品。用激励下产生的振动信号实现不同裂纹的钢管的振动信号检测，通过以完整的钢管的振动信号波的对比来得出缺陷程度及位置的结论的检测方法，是本文的主要目标。主要工作及结论如下:1.对多组不同位置不同裂纹缺陷情况进行振型检测，获取对于钢管的不同缺陷程度的敏感程度。2.结合钢管样品频响曲线的特征，对各类曲线相似性进行了对比与分析，应用matlab中的傅里叶变换（是将按时间或空间采样的信号与按频率采样的相同信号进行关联的数学公式）进行数据分析。在信号处理中，傅里叶变换可以揭示信号的重要特征（即其频率分量）从而判别检测件的缺陷波形。该检测方法对本文的裂纹缺陷识别效果良好。3.进行了基于声信号的钢管检测方法的初步探索，傅里叶变换下的传递函数曲线能十分准确地识别出钢管的固有频率，且其相似度能判别黏附、褶皱等较大缺陷问题。使用振动波检测法进行缺陷检测，其操作简单，检测快速，安装方便，但在信号的筛选和有效分析方面还有着较大的提升空间，目前方便快捷的信号采集处理软件以LabVIEW为例，现代模态理论与测试技术的技术提高是振动波检测得以广泛有效应用的基础。关键词：缺陷检测、模态参数、傅里叶变换、频响曲线、质量评估ABSTRACT：Thedefectdetectionofstructuralobjectsisaninterdisciplinarypracticaltechnology,whichisextremelysuitableforthedetectionofautomotivebeams,thedetectionoflarge-scalemechanicalpartsinthefactory,andsomemachinerythathasbeeninconvenienttooperateforalongtime.Inavarietyofapplications,itiscommonlyusedfortestingandtestingcomponentsorstructuralpartstodetecttheirsafetyandproductquality.Commonlyusednon-destructivetestingmethodssuchas:ultrasonicdetectionmethod,magneticpowderdetectionmethod,raydetectionmethod,etc.,mostoftheexistenceoflongdetectiontime,highcostshortcomings,cannotachievelowcost,lowtimeconsumptionrequirementsandtestingcumbersomeinconvenience.Modernmodaltheoryandtestingtechnologypromotestructuraldetectionwithacousticsignal,andtheuseofvibrationsignalorthemodalparameterscontainedinacousticsignalforstructuraldetectionisamarketdemandforautomatedindustrialdetection.Themainproblemofthispaperishowtoeffectivelydetectthefatiguedefectsandcrackdefectsofautomobilebeams,theuseofheavyvehiclespoorroadconditions,bumpsanddowns,andtheloadislarge,theworkingenvironmentisrelativelypoor,itisdifficulttocompletesomedetectioncomplex,andinstallationofcumbersomedetectionmeans,buttheinstallationofsoundwavedetectionissimple,detectionspeed,canbeon-linemonitoringofthestructuralquality,smalldifficulty,lowequipmentcosts.Takingintoaccounttheactualdetectionofenvironmentalfactorsandconditionsofthedeficiency,inthisstudysubjecttoabatchofmaterialsandstructureofthesame,withdifferentcracksizeanddepthofsimplesteelpipesamples.Itisthemaingoalofthispapertorealizethevibrationsignaldetectionofdifferentcracksinthesteelpipebyusingthevibrationsignalgeneratedbytheexcitation,andtodrawtheconclusionofthedefectdegreeandpositionbycomparingthevibrationsignalwaveofthecompletesteelpipe.Themainworkandconclusionsareasfollows:Thevibrationdetectionofdifferentcrackdefectsindifferentgroupsofdifferentpositionsisobtainedtoobtainthesensitivitydegreeofdifferentdefectsinthesteelpipe.Combinedwiththecharacteristicsofthefrequencycurveofthesteelpipesample,thesimilarityofvarioustypesofcurvesiscomparedandanalyzed,andtheFouriertransformationinmatlabisusedtoanalyzethedatausingtheFouriertransformation(amathematicalformulathatisassociatedwiththesamesignalsampledbytimeorspaceandthesamesignalbyfrequency).Insignalprocessing,theFouriertransformationcanrevealtheimportantcharacteristicsofthesignal(i.e.,itsfrequencycomponent)todistinguishthedefectivewaveformofthedetection.Thedetectionmethodhasgoodeffectonthecrackdefectidentificationinthispaper.Theinitialexplorationofthetubedetectionmethodbasedonacousticsignaliscarriedout,andthetransferfunctioncurveundertheFouriertransformationcancorrectlyidentifythenaturalfrequencyofthesteelpipe,anditssimilaritycandistinguishthelargerdefectssuchasadhesionandfolds.Theuseofvibrationwavedetectionmethodfordefectdetection,itssimpleoperation,rapiddetection,easyinstallation,butinthescreeningofsignalsandeffectiveanalysis,thereisstillalargeroomforimprovement,thecurrentconvenientandfastsignalacquisitionandprocessingsoftwaretoLabVIEWasanexample,modernmodaltheoryandtesttechnologytechnologyimprovementisthebasisforvibrationwavedetectioncanbewidelyandeffectivelyapplied.Keywords:defectdetection,modalparameters,Fouriertransformation,frequencycurve,qualityevaluation目录摘要………………………ⅠABSTRACT…………………Ⅱ第一章绪论………………11.1选题背景及意义…………………11.2常用的缺陷检测方法及简介……………………21.3振动波缺陷检测的发展和应用………………31.4实验参数的选择…………………71.5振动波检测的不足………………1.6本文主要研究内容………………第二章实验台架的搭建和实验材料的选取……………2.1实验器材及设备的准…………2.2振动波检测硬件装配搭建……………………2.3应用软件………………………2.4信号激励、接收与处理………2.5实验台架搭建与数据获取处理总结…………第三章振动波检测数据分析与结论…………………..3.1实际检测数据分析…………..3.2实际检测数据分析…………..3.2.1缺陷数相同程度不同的数据分析……..3.2.2不同缺陷数缺陷程度数据分析………..3.3数据总结分析………………..第四章振动波在实际生活中的应用……………..4.1振动波检测的适用性………..4.2振动波检测分析及存在的问题……………..结论…………………..第一章绪论1.1选题背景及意义在现如今这个生活中处处充满机械的时代中，机械设备及电子设备以不可或缺的融入了我们的生活，贴近我们的生活，与我们同步运作，每天上下班得乘坐电梯，出行得乘坐交通工具（汽车、地铁、轮船、飞机），通讯得用到电话、电脑，这些东西都有金属组件，有的还以金属为主，换个和我们不是很近却又以我们息息相关的那就是发电厂。发电厂产生的电时刻供应着我们的生活。而这些东西机械里，有些需要时刻运转着，有些需要存在极高的安全性，这就免不了对其在使用前及使用过程中进行缺陷检测，应市场需求及工业技术的发展及设备的研发，一系列的无损检测技术应运而生，从以前的敲击法听声辨物法到现如今的超声波检测技术，盛水测漏到如今的铁粉检测，无一不更精细，更准确，且对检测物无损害。现如今所用到的检测方法多为无损检测，因为无损检测是指在不损害且不影响被检测对象本身结构，不伤害被检测对象的内部组织的前提下，利用材料内部或表面结构异常或缺陷存在而引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，用物理或化学手段，借助现代测试技术和设备器材，对检测件的内部及表面的结构、性质、状态及缺陷类型进行检查和测试的方法。随着无损检测的应用及推广，人们也在推近更多，更便捷，更精确的缺陷检测方法，弥补之前的检测缺陷，而声波检测法成为了近年的使用和测试优选方法，得益于声振信号的便捷获取及信号快速处理的技术发展，因其具有操作便捷快速、使用材料设备所需成本低、检测速度快安装方便等优点，在工程结构的缺陷检测及损伤评估领域具有重要的实用价值。1.2常用的缺陷检测方法及简介1．2.1超声波检测法在检查过程中,待检查工件的表面可以通过耦合剂与超声波探头良好接触。超声波检测多为直接向待测物中发射超声脉冲，根据回波的幅度、相位变化等信息，对其内部质量进行评估，此方法能有效检测出宏观尺度的裂纹类缺陷。对于复杂的焊接结构，普通探头一般难以安放，而且与工件接触面积小，进入工件的超声能量少，在复杂的结构中，进入的超声波难以覆盖待测焊缝区域，很难从中分辨和提取缺陷波信号。1.2.2磁粉探伤法铁磁性材料在磁场中被磁化,且基于磁性标记的图像和大小检测裂纹特征的方法是磁性颗粒检查法。磁性粒子检测法可以检测铁磁材料和组件的表面和近表面缺陷,并且对如裂纹,细纹，褶皱和不完全穿透之类的缺陷检测性最佳。1.2.3射线检测法材料或者构件在辐射通过下被吸收和散射射线以降低其强度。构件或材料每个位置的衰减程度由射线所经过区域的厚度、结构缺陷的大小决定。胶片记录或显示具有不同射线强度分布的“图像”。但该检测法对于裂纹型缺陷，尤其是疲劳裂纹，因其界面两侧金属仍处于贴合状态，几乎不改变材料对射线的衰减程度;并且在较复杂的结构中，对其透照的方向选择要求严，在实际检测中难以满足；因此射线成像方法难以对该种缺陷进行检测。1.2.4金属磁记忆技术(1)这种方法不仅可以检测出微缺陷,还可以预测潜在的危险。这也是磁记忆技术的最大优势。(2)该方法不需要外部磁场。(3)不需要对部件表面预先进行处理,可大大提高工作效率。(4)可以非接触检测,并且提离效应对检测结果影响甚小。(5)检测数据重复性与可靠性好。(6)无射性,无害,无污染。但是漏磁信号定量分析应力水平高低的整体理论基础还很缺乏,在较为复杂的环境因素下,漏磁信号显现得杂乱无章，因此怎样在多因素的条件下,精准地找到单一可变因素,预期通过漏磁信号建立采用漏磁信号判别应力大小的数值模型还需要进一步的研究。由以上知超声难以检测复杂的焊接件、渗透法仅能检测表面缺陷、磁粉法探查范围则局限于近表面。无论是在检测领域以及时效性上，传统的无损检测以无法满足如今的检测需求，因此人们开始考虑用其他方法对机械及零部件的检测。而在传统的敲击法的深层次研究及技术的推进下，声波检测法近年在一些领域得以使用和推广。它兼具了检测便捷快速、应用范围广、使用材料设备所需成本低、检测速度快安装方便等优点。1.3振动波缺陷检测的发展和应用1.3.1振动波缺陷检测的发展振动波检测是一种非线性声学检测方法，即在不同频率的声波激励下，不同裂纹在承受不同应力作用而张开闭合，使通过此界面的振动信号幅度或相位发生变化。实际检测时，将激励施加在工件上，当工件中存在裂纹等缺陷，则接收信号频谱中会产生相应的变化;因此，通过监测振动波振型及幅度大小，从而对所测工件质量进行评价。对比于其它方法，振动声波检测技术存在以下特点:(1)振动波检测技术对接触型缺陷如疲劳裂纹较为敏感。此方法抗干扰性强，也不需要昂贵的高压激励设备。(2)低频激励可使整个工件产生振动，高频超声频率一般为几百kHz，传播距离远，衰减小，接收信号中含有超声声场覆盖范围内的结构信息，适用的检测工件类型及范围较广。(3)可用于陶瓷、混凝土、合金、复合材料等多种材料的检测。(4)检测速度快，可对结构质量状况进行在线监测。(5)与其它无损检测法相比，振动声技术操作难度小，设备成本低，应用范围广。1.3.2振动波缺陷检测的应用每个结构物都有其独特的振动特性。每一个物理参数的变化，不同程度及种类的损伤导致致的裂纹、过劳缺陷等，都会影响其动态性能。结构物的振动特性包括固有频率、振型和阻尼比等，这些参数反应了结构的真实状态，可用于与以完整状态下得到的参照数据进行对比。这些测试结果非常精确，具备定性价值，即可通过检测振动波参数的变化来评估结构的完整性。结构物的固有频率取决于自身的基本参数决定，如尺寸、形状、阻尼系数等固定参数和几何负载等边界条件。每一阶固有频率都有其一一对应的振动振型。阻尼是指结构削弱外力对其施加能量的能力，使振动随着时间的变化逐渐减小、减慢。其中非弹性结构材料的内部摩擦、节点和支座处构件之间的摩擦、周围环境引起的空气动力等均会引起能量耗散。阻尼对振动总的影响通常用一个等同的粘性阻尼表示，具体表示为阻尼比。位移及速度等决定系统状态的量被称为状态量，在信号领域，输入和输出这两个状态量的比称为传递函数。在振动领域，将激振力看作输入量，机械或结构的响应作为输出量时，取振动频率作为独立变量，则该定义下的传递函数就是频率响应函数(FRF)，简称为频响函数。固有频率的检测简单且测试精度最高，干扰项和其他测试方法相比对测试结果影响较小，对低阻尼结构的频率分辨率一般为0.1%，远高于对振型等其他参数的识别精度。固有频率是结构整体刚度与整体质量的函数，是一个整体函数，结构的某一个部分发生损伤后将会造成结构固有频率的变化;在结构发生损伤时，振型作为一种基本的模态参数较为敏感，刚度在节点处的任何微小变化会引起结构振型的改变，相比于频率而言，振型包含了更多的损伤信息，但是对振型的测量误差较大，若想获得准确的振型信息，需要布置大量的传感器或进行大量不同位置的激励测试。而布置大量的传感器时，传感器的附加质量对结构的固有频率和振型会产生影响;从实验得到的频响函数可进行上述模态参数的识别，频响函数包括了上述模态参数包含的结构动力学信息，因此也可以通过直接比较频响函数的方法进行缺陷检测。当输入为激振力时，根据响应信号类型的不同，以无缺陷试件响应信号对比得出合理的推断和评估。1.5振动波检测的不足振动波检测法是一种非线性无损检测法，其能对绝大部分的结构物及材料进行检测，但因其检测时信号中含有的多种结构物信息，各信息之间又会相互干扰，使得通过声波对缺陷的定位变得极为困难，在前人的实验经验及总结下，得出的关系便是当信号激励/接收位置距缺陷位置越近时，接收信号强度越强，越容易观察出，由此采用多点分布接收传感器和多点检测的方法,采用晶片阵列作为激励和接收信号传感器，再用时频分析方法提取接收信号中的声波信息【1】。再通过matlab的傅里叶变换将其对时间t的单边振幅谱表示出来，与无缺陷的傅里叶变换比较其变化程度。然而，其检测方法还存在着较多的不足，想使其能得到更广泛的应用，还需完善其检测过程中及对信号的快速筛选和判断上的不足。1.6本文主要研究内容本课题的主要目的是通过振动波检测法实现对汽车横梁的缺陷检测，考虑到汽车横梁在实际应用中的诸多因素和所受载荷的影响，在实验室创建了一个模拟实验台架并对其施加不同激励。以钢管作为汽车横梁的模拟对象，并对其施加不同载何的力，模拟汽车负载。在此基础上研究激励信号幅度、频率及激励/接收位置的选择方法;选取合适的信号处理方法提取接收信号并对其产生的机理进行分析，进而得到振动波强度与所测结构内部质量之间的关系，从而实现所测结构内部缺陷的定量检测。具体研究内容如下:(1)实验台架的搭建及实验材料的选取和振动声波激励/接收硬件系统的筹备，如信号发生器（力锤）、信号接收器（DH131E）、功率放大器、滤波器及换能器（NATIONALINSTRUMENTS）的选取等;开发相应检测软件（matlab）、能进行相应数据量傅里叶变换运算的电脑，将所搭建的振动波检测台架各组件连接起来，形成一套自动检测系统;连接材料相同、形状相同、尺寸缺陷不同的试样进行检测。(2)振动波在缺陷界面上相互作用机理研究，分析振动波在材料接触界面上的相互作用机制。(3)主要实验参数选择与优化分析不同激励对振动波检测结果的影响，以及不同激励下声场分布关系，进而研究其对检测参数选择的影响，得到最佳检测参数选择的原则。(4)检测信息的提取与分析方法主要包括不同激励信号下接收信号中加速度信息的提取，确定合适的提取方法，并在此基础上重新定义相应的对照参数，进而对声波强度进行表征。(5)初步定量分析及验证结合振动信号在裂纹界面相互作用的分析，对已有的声波模型进行修正，研究裂纹尺寸与声波强度之间的量化对应关系，定义相应的损伤指数，对所测结构内缺陷进行初步定量评估。(6)振动波检测技术在接触型缺陷检测中的应用考察缺陷界面的工件形状和尺寸、工件所处状态(夹持或固定)对检测结果的影响，确定不同检测条件下检测工艺及相应的检测灵敏度，探讨振动波检测技术在实际检测中的应用方法。第二章实验台架的搭建和实验材料的制备创建一个稳定且高效的实验台架是进行有效实验的基础，本章主要介绍振动波检测台架的搭建及实验材料的制备过程。搭建振动波检测系统的主要工作有:①信号激励/接收所需的硬件的准备，如信号发生器、信号采集卡、功率放大器及换能器等;②激励信号(主要为高频)波形的选择，信息的提取方法等;③检测程序的自动化。对于振动波检测技术，若实现信号的激励、接收及后处理的自动化，将极大提高检测效率。本文中采用LabVIEW平台开发相应软件，将各组件有机结合，从而形成一套自动检测设备。利用所搭建的振动波检测系统对所选取的试件进行初步检测。2.1实验器材及设备的准完成该实验需要制备如下材料及仪器①不同缺陷程度的式样（图2-1），该式样材料及尺寸规格为：材料Q235，尺寸：长30厘米，宽40毫米，高20毫米，厚一毫米的矩形空心钢管。所有式样长均为三十厘米,一、二、三号式样为单一豁口，四五号式样为双豁口（位于式样同一侧10厘米及20厘米处），缺陷位置均在距式样右端十厘米处。豁口宽度均为一毫米。式样一（豁口深5毫米），式样二（豁口深10毫米），式样三（豁口深15毫米），式样四（双豁口间距为10毫米深6毫米），式样五（双豁口间距为10毫米深10毫米）。②能检测敲击力的力锤（图2-2），③加速度传感器（图2-3）④信号采集器（图2-4）及一台能安装运行LabVIEW和MATLAB的计算机。图2-SEQ图2\*ARABIC1式样实图图2-SEQ图2\*ARABIC2力锤实图图2-3加速度传感器图2-4信号采集器2.2振动波检测硬件装配搭建振动波检测技术需要在工件中激发信号，因此需要拥有一个可以记录激发力的力锤力锤中有力传感器，当敲击试件时，力传感器将敲击力通过信号输出线将信号传输给信号采集器，以试件链接的传感器为（DH131E）加速度传感器。图2-4实验设备链接实图本实验中采用的计算机为固定台式计算机，数据采集硬件为NIUSB-4431型信号采集器。目的是采用虚拟仪器技术，将示波器与计算机直接连接起来，实现检测数据的采集、存储及在线处理。2.1.1I/O接口图2-5信号采集器信号输出接口NIUSB-4431型信号采集器提供了两种类型的接口:DIGITALI/O&PFI和USB，两种接口均可与计算机直接通信。目前DIGITALI/O&PFI是个人计算机与通信行业中应用最广泛的一种串行接口，其标准由美国电子工业协会(EIA)在1969年发布。其信号采用共地的传输形式，容易产生共模干扰;传输速率较低，在异步传输时，最高速率为20kb/s[86]。USB即通用串行总线(UniversalSerialBus)是一种灵活、高速的总线结构。它传输可靠性强;支持三种总线速度,低速1.5Mbps、全速12Mbps和高速480Mbps;占用资源少，支持即插即用与热插拔【2】2.3应用软件通过LabVIEW接收获取数据，应用MATLAB中的傅里叶变换（FFT）将所测得的时间对应的振动波关于时间t做单边振幅谱，从而观察振动波的变化情况。通过对不同程度的缺陷的振动波的检测和以无缺陷试件的振动波型对比，从而得出其缺陷情况评价。图2-6数据检测源程序2.4信号激励、接收与处理用力锤敲击试件，力锤中的力传感器将所收到的力传到NATIONALINSTRUMENTS接收器中，振动波传感器将接收到的波动一一记录通过NATIONALINSTRUMENTS传输致DAQ助手中，通过LabVIEW进行信号处理。测试结束后，再通过LabVIEW将数据导出，利用MATLAB的傅里叶变换函数绘出关于时间t的各传感器对应的输出信号以输入信号比的单边振幅谱图像进行固定频率分析，完成后续的信号处理、分析及材料缺陷评价工作。图2-7传感器以试件链接位置及力锤敲击位置图2-8LabVIEW程序检测信号界面通过实验台架的搭建及实验检测仪器的链接，通过力锤敲击法，应该LabVIEW检测记录其有效数据，将其导出，在应用matlab傅里叶变换（FFT）对检测中三个传感器输出信号及力锤输入信号的处理，图2-9MATLAB程序信号处理界面MATLAN信号处理程序：Clear;%清除内存pack;%转存硬盘x1=[];%时间y1=[];%输入信号y3=[];%一号输出信号y4=[];%二号输出信号y5=[];%三号输出信号y=fft(y1);对输入信号进行傅里叶变换z=fft(y3);%对一号输出信号进行傅里叶变换n=fft(y4);%对二号输出信号进行傅里叶变换m=fft(y5);%对三号输出信号进行傅里叶变换p2=abs(y/50000);%计算y的双边谱q2=abs(z/50000);%计算z的双边谱a2=abs(n/50000);%计算n的双边谱b2=abs(m/50000);%计算m的双边谱p1=p2(100:40000/2+1);%计算基于p2的单面谱p1及偶值信号长度q1=q2(100:40000/2+1);%计算基于q2的单面谱q1及偶值信号长度a1=a2(100:40000/2+1);%计算基于a2的单面谱a1及偶值信号长度b1=b2(100:40000/2+1);%计算基于b2的单面谱b1及偶值信号长度f=10000*(99:(40000/2))/50000；g=q1./p1;%一号传感器输出信号以输入信号比plot(f,g);%holdonc=(a1./p1).*10;%二号传感器输出信号以输入信号比x10plot(f,c);%holdone=(b1./p1).*10;%三号传感器输出信号以输入信号比x10plot(f,e);%title('single-sidedamplitudespectrumofx(t)');%xlabel('f(Hz)')ylabel('|Q(f)|')2.5实验台架搭建与数据获取处理总结实验台架的搭建过程中，需要考虑到检测环境的影响，仪器链接的问题，如I/O接口的选择上因该次检测数据量较大，数据精度较高，所以优选USB接口进行数据采集，应用到它传输可靠性强;支持三种总线速度,占用资源少，支持即插即用与热插拔的多个优点特性。而在数据的获取和选取中，更多的讲究的是操作者技术，因试件选着的是不固定式，因为当将试件固定后，其固有频率会因夹持力的不同而产生变化，且振动波衰减也交快，难以观察出固有频率的变化。非固定式也给信号采集带来了很大的困扰，它会因敲击力的大小及位置会使得式样有偏移或挪动，从而给采集有效数据带来了一定难度，所以要想获取到有效数据需要经过大量的实验，并对信号进行初步分析，从而保留有效数据。第三章振动波检测数据分析与结论3.1传感器安放位置选取本次实验目的为讨论评价不同程度缺陷对振动波的影响，而传感器距缺陷的距离也是一项影响因素，分别对各式样采集了两组数据，每组数据的采集其传感器距缺陷位置不一样。其中一、二、三号式样的一组数据的获取时传感器安装位置如图：图3-SEQ图3\*ARABIC1一组数据传感器安放位置图3SEQ图3\*ARABIC2二组数据传感器安放位置3.2实际检测数据分析3.2.1缺陷数相同程度不同的数据分析通过LabVIEW数据采集和处理导出，在经过MATLAB傅里叶变换（FFT）,将测得的数据经MATLAB傅里叶变换（FFT）后得到的的关于时间t的单边振幅谱图像如下：图3-SEQ图3\*ARABIC3式样一1组输出信号fft图图3-SEQ图3\*ARABIC4式样二1组输出信号fft图图3-SEQ图3\*ARABIC5式样三1组输出信号fft图阶次频率/HZ阶次频率/HZ71500.6142969.582156.8173582.1122689.8193945.6表3-1式样一模态分析固有频率阶次频率/HZ阶次频率/HZ71432.7143013.682181.9183757.1112721.5204227.0表3-2式样二模态分析固有频率阶次频率/HZ阶次频率/HZ71327.3152972.481979.0183719.5142850.0204220.5表3-3式样三模态分析固有频率如上模态分析中所选取的不同阶次的固有频率时因为不同阶次的振型的振动方向与传感器安装位置及检测方向并非一一对应，这项因素需要在检测试件时安放较多的传感器，并且检测方向不同方可测出每一阶的固有频率，在此呈现的仅为以传感器检测同向振型对应阶次的固有频率。图3-SEQ图3\*ARABIC6模态分析固有频率振型图总结：对传感器安装位置相同，试件缺陷程度不同的三组fft图进行对比，并且参照模态分析得出的固有频率。得出如下结论，相同结构材料的式样，当缺陷程度越严重越深，其固有频率值越低，赋值越小。改变传感器位置，获得如下对应的fft图：图3-SEQ图3\*ARABIC7式样一2组输出信号fft图图3-SEQ图3\*ARABIC8式样二2组输出信号fft图图3-SEQ图3\*ARABIC9式样三2组输出信号fft图通过同一式样，改变传感器的检测位置，可以观察出，当振型主要发生在传感器所安装的部位时，其检测到到的固有频率较为明显，如若当其传感器安装在极点时，便不能有效检测出其固有频率，从而对数据的有效分析产生影响，所以在通常情况下，会选择安装较多的传感器，从而降低因极点导致分析结果。3.2.2不同缺陷数缺陷程度数据分析以上为对单一豁口缺陷式样的数据分析，考虑到实际中存在多个缺陷的情况，如下又制作了两组双豁口缺陷的式样检测数据，通过已单豁口相同缺陷深度和双豁口不同深度的式样进行对比及参照模态分析的共振频率数据分析：图3-SEQ图3\*ARABIC10式样四1组输出信号fft图图3-SEQ图3\*ARABIC11式样四2组输出信号fft图阶次频率/HZ阶次频率/HZ71457.4142958.782096.1173564.8122676.8193913.7表3-4式样四模态分析固有频率图3-SEQ图3\*ARABIC12式样五1组输出信号fft图图3-SEQ图3\*ARABIC13式样五2组输出信号fft图阶次频率/HZ阶次频率/HZ71287.5162964.781800.6193592.1122655.8203606.4表3-5式样五模态分析固有频率通过如上数据的参照对比，以及模态分析的共振频率得出结论为：当缺陷数越多，缺陷程度越大，其固有频率值越小，信号衰减越快，赋值越小，而其传感器的安装位置主要以振型有关，当其安装在振动波型上时能有效且明显的显现出其固有频率，如若正好安装在了极点上，便不能记录其固有频率。3.3数据总结分析根据模态分析和实际检测出的数据参照对比可得出：同一缺陷式样，传感器安放位置不同，可检测出不同阶次的共振频率，但受极点影响，可通过加装传感器减小检