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声发射技术是一种动态的无损检测技术。与常规的无损检测技术相比,声发射技术对动态缺陷更为敏感,已广泛应用于航空航天、建筑和电力等领域,成为了一种有效的结构健康监测手段。然而,在实际应用中,声发射技术却面临着一些挑战,例如大型板材结构中声发射源的定位精度不高、声发射信号在传播过程中出现严重频散以及板材的各向异性等特性对信号造成干扰和影响等。本文以声发射在实际应用中存在的一些问题为出发点,以两种典型的板材结构即钢板和复合材料板为研究对象,研究结构中的声发射源定位算法及声发射信号处理方法等。本研究以时间反转理论为基础实现声发射信号的频散补偿及时域聚焦,以互相关方法实现多通道声发射信号的时延计算,通过布置传感器阵列研究钢板和复合材料板中声发射信号的传播特性,并在此基础上实现板状结构中的声发射源定位。 本文主要研究内容如下: (1)分析了钢板和复合材料板中的声发射信号及其传播规律,研究了声发射信号的传播特性包括频散以及多模态特性等。在文献调研的基础上,研究了针对钢板和复合材料板的声发射源定位算法。 (2)在传统时间反转理论的基础上,引入虚拟时间反转算法,研究了该算法在板状结构的缺陷检测及在声发射信号处理中的应用。通过LabVIEW平台编写软件,完成了信号的时间反转并提高了系统对缺陷检测的效率。在此基础上,将虚拟时间反转应用于多通道声发射信号分析中,实现了声发射信号的多通道聚焦。 (3)对钢板中的声发射源进行定位,以虚拟时间反转算法对声发射信号进行了频散补偿,利用互相关理论计算多通道声发射信号的时延。通过对声发射信号中S0模态和A0模态的分析,分别完成了基于AEwin软件的S0模态声发射源定位以及基于时间反转理论的A0模态声发射源定位,并对两种结果进行对比。 (4)分析了各向异性复合材料板中声发射源定位方法,对比两种不同铺层方式的复合材料板中声发射信号传播的全向性特性,绘制了Lamb波模态在两种铺层方式的复合材料板中传播速度的全向性曲线。对比分析显示,采用该定位方法,在准各向同性[(0/45/-45/90)2]s铺层的复合材料板比正交各向异性[(0/90)4]s铺层的复合材料板中能够更好地实现声发射源的定位。