[发明专利]加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法

权利要求书

1.一种加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)以载人飞船密封舱壁加筋板结构为实验对象，根据其几何尺寸，采用Abaqus仿真软件建立三维有限元仿真模型；

2)在板中心的激励点处施加激励信号，在7个接收点处接收信号；

3)进行仿真，提取各接收点的离面位移，并对其进行傅里叶变换，求取各接收点的能量比值；

4)设置预选频段为0-300kHz，判断此频段内的信号能量占比值，若信号能量占比大于50％，则进行步骤5)；若信号能量占比小于50％，则扩大频段再进行判断，此步骤确保保留信号的有用信息；

5)判断能量比值的变化率是否小于1000，若是，则进行步骤6)；若否，则剔除变化率大于1000的频段，此步骤排除不稳定频段的干扰；

6)判断剩余频段中是否均高于50kHz，若是，则获得滤波频段；若否，则舍去低于50kHz信号后，获得滤波频段；

7)构建不同过筋情况的兰姆波信号检测系统，该检测系统包括：信号发生器、激励传感器、接收传感器、电压放大器、加筋板、声发射仪及计算机；信号发生器与激励传感器连接，激励传感器涂抹耦合剂粘贴至加筋板平面侧的中心，接收传感器与放大器连接，放大器与声发射仪连接，声发射仪与计算机连接；

8)信号发生器产生的激励即为仿真激励信号，采用该信号进行实验，采用相同的方法获取滤波频段，与仿真结果进行对比。

2.根据权利要求1所述的加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法，其特征在于：所述步骤1)中，载人飞船密封舱壁加筋板的参数设置为：弹性模量为71GPa、泊松比为0.32、密度为2.64g/mm³。

3.根据权利要求1所述的加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法，其特征在于：所述步骤1)中仿真激励信号的时长为20μs，频率从50kHz起始以1kHz间隔递增至500kHz的正弦波的叠加；激励信号表达式为：

其中：

y(t)为激励信号；

t为时间；

f为频率；

A为幅值；

t0为20μs。

4.根据权利要求1所述的加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法，其特征在于：所述步骤1)中建立的有限元仿真模型中，网格划分的依据是网格尺寸必须能够表示导波传播的物理特性，即必须采用最小波长λ_min来描述分析频率范围内的传播模式，网格的每个元素的δx₁和δx₂的空间离散应满足不等式：

其中：

λ_min为最小波长；

δx₁,δx₂为网格不同方向的最小尺寸；

同时需要满足的另一个稳定条件是必须选择合适的时间步长，避免在不到一个时间步长的情况下，波不会在一个网格间距内传播，时间离散化必须满足条件不等式：

其中，c_l为纵波速度。

5.根据权利要求1所述的加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法，其特征在于：所述步骤3)中，傅里叶变换的数学表达式为：

其中：

f(t)为信号时域波形；

W(ω)为信号频谱，

经过此步骤计算，可得到时域信号的频谱信息；

所述的信号频谱能量计算表达式为：

其中：

R(f)为能量比；

Ws(f)为加筋板中频率为f的信号幅值；

Wp(f)为平板中相同位置处频率为f的信号幅值。