[发明专利]加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法

说明书

本发明涉及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)建立三维仿真模型；2)施加激励信号；3)仿真处理；4)预选频段调节；5)频段挑选；6)滤波频段获取；7)构建信号检测系统；8)结果对比。本发明涉及科学合理，综合考虑信号的能量占比、稳定性和视频特征等因素，逐步缩小滤波频段，确定最终滤波频段，该方法可靠性高，获得的滤波频段准确度高。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，涉及一种加筋板中兰姆波信号滤波频段的选择方法。

背景技术

超声波在板状材料中以兰姆波的形式传播，然而，由于兰姆波在经过缺陷、粘接面、筋等散射体时，会产生反射、能量衰减以及波模转换等现象。例如兰姆波的反射随着兰姆波的频率和刻痕的深度而增加，而与刻痕的宽度的关系，却呈现了周期性震荡情形。对于加筋板中的兰姆波信号，兰姆波透射能量和频率在同一加强筋下呈震荡趋势，并且在高厚比值较大的加强筋上，这种趋势更为明显。其中，S0模态的兰姆波和加强筋的共振频率吻合时能量通过率较低且在其他频率处基本无衰减，但是A0模态的兰姆波经过加强筋的规律更为复杂。加筋板中的信号高频部分比平板中高频部分能量少，筋体对信号髙频部分有滤波效果，并且加筋结构受高速撞击产生穿孔损伤后，S0模态声波的能量增多。

从以上现象中可以看出加强筋、焊缝和盲孔等结构对兰姆波信号有非常严重的影响，不同频率的信号衰减程度不同，增加了对后续信号分析的难度。除此之外，传感器与试件间的耦合程度、信号到传感器间的距离差、传感器的频率响应、电磁噪声干扰等因素也会使不同传感器接收到的同一源信号在时域响应和频域能量分布上相差较大。

因此，选取合适的频段对加筋板中的兰姆波信号进行滤波操作十分重要。滤波频段的选取应保证滤波后的信号使得有用信息更为突出，同时尽可能去除不稳定、变化剧烈和易产生干扰的分量。滤波频段的选择将直接决定信号质量。

通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于准则确定滤波频段的方法。该准则综合考虑信号的能量占比、稳定性和视频特征等因素，逐步缩小滤波频段，确定最终滤波频段，该方法可靠性高，获得的滤波频段准确度高。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

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。