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基于Lamb波的结构健康监测技术能够在线实时地检测结构中的微小损伤,极大地维护了结构的安全性。本文利用传统压电元件和含金属芯压电纤维(MPF),深入研究了基于Lamb波的主动健康监测技术。 首先,介绍了Lamb波的基本理论及其传播特性。分析了Lamb波的激励方法,对激励信号的参数进行了分析和选择。实现了软硬件的交互。 其次,研究了层析法的原理,定义了不相关系数,并提出了损伤定位概率成像方法。根据结构健康监测系统的工作原理,搭建了实验平台,设计了损伤监测程序。计算了监测区域的空间分辨率,并分析了单损伤和多损伤的定位。 再次,分析了针对不同检测原理的定位方法,并计算了空间分辨率与损伤识别之间的关系。研究了不相关系数与腐蚀程度的关系,判断了损伤的存在性,提出了腐蚀程度的识别方法。分析了椭圆因子对损伤定位结果的影响,并对腐蚀损伤和模拟损伤进行了定位。 最后,针对传统方法需要Lamb波传播速度进行损伤定位的缺点,利用MPF花形传感器对Lamb波传感的方向性,提出了一种无需Lamb波波速信息的损伤定位方法。理论分析了MPF花形传感器的响应特性,通过冲击标定方法得到了花形传感器的电压响应幅值与 Lamb波传播方向之间精确的函数关系。定义了一种损伤指标,并提出了基于角度识别的损伤定位方法,评估了监控区域的角度分辨率。实验结果表明,利用压电线阵和MPF花形传感器可以精确地对损伤进行定位成像。