空间谱估计在Lamb波的结构损伤检测中的应用  

Application of Spatial Spectrum Estimation in Lamb Wave-based Structural Damage Detection

作　　者：张宇[1] 郭瑜[2] 薛雷[3] 赵磊 

机构地区：[1]西北工业大学力学与土木建筑学院,陕西西安710129 [2]中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安710043 [3]中国建筑西北设计研究院有限公司,陕西西安710016 [4]贵州中建建筑科研设计院有限公司,贵州贵阳550006

出　　处：《土木工程与管理学报》2013年第4期13-16,共4页Journal of Civil Engineering and Management

基　　金：国家自然科学基金(50905141)

摘　　要：考虑到阵列信号处理中空间谱估计能得到信号的波达方向的特点,本文将空间谱估计引入到基于Lamb波的结构损伤检测中。选择了最具代表性的多重信号分类算法进行分析,利用其对波达方向的估计对损伤进行定位。首先介绍了多重信号分类算法的特点及Lamb波的基本原理,然后通过在铝板上开小孔模拟损伤进行仿真。选取结构上布置的传感器阵列中的一个压电片激励Lamb波,随后收集阵列中所有传感器的波信号,对接收信号采用多重信号分类算法进行波达方向分析,可以从中比较准确地估计出结构损伤发生的角度,仿真结果表明空间谱估计中对波达方向的估计可以应用于结构的损伤检测中。The direction of arrival（ DOA） can be calculated in signal spatial spectrum estimation, which is an important branch of array signal processing. Especially,multiple signal classification（ MUSIC） algorithm,one of well-known algorithms in spatial spectrum estimation,is used for Lamb wave based structure damage detection in this paper. First,the characters of MUSIC and Lamb wave were introduced,then,lamb wave was actuated by a piezoelectric wafer in the sensor array and array signals MUSIC algorithm needed were recorded on an aluminum plate with a small hole as damage in simulation test. The DOA of the lamb wave signal is analyzed by MUSIC algorithm,which can indicate where structural damages occurre. The results show good effect of estimation of damage location and indicate that MUSIC algorithm could be used for Lamb wave based damage detection.

关 键 词：空间谱估计 波达方向 多重分类信号算法 LAMB波 损伤检测 

分 类 号：TU311.41[建筑科学—结构工程] O313[理学—一般力学与力学基础]