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基于压缩传感的EMI信号处理 被引量:1
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作者 屠海滨 陈伟球 金贤玉 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2007-2012,共6页
针对目前结构健康监测系统由于采集数据量过大而造成的信号传输与存储效率低下的问题,提出将压缩传感(CS)用于机电阻抗(EMI)信号的压缩,以实现EMI信号的高效传输和储存.文中用匹配追踪(MP)分析EMI信号的稀疏度,并把高斯随机矩阵作为观... 针对目前结构健康监测系统由于采集数据量过大而造成的信号传输与存储效率低下的问题,提出将压缩传感(CS)用于机电阻抗(EMI)信号的压缩,以实现EMI信号的高效传输和储存.文中用匹配追踪(MP)分析EMI信号的稀疏度,并把高斯随机矩阵作为观测矩阵,同时满足了压缩传感所要求的信号的稀疏性和观测矩阵的不相干性.以一维损伤杆的EMI分析为例,把均方差作为损伤指标,讨论压缩传感的压缩效果和抗噪声能力.结果表明,使用压缩传感之后,传输带宽和储存空间只需为原来的28%;在观测为4倍稀疏度情况下,100次试验都能够对不同损伤进行有效识别;当信噪比大于20dB时,观测值能稳定地重构出原始信号.证实压缩传感作为一种信号处理方法可以应用于EMI系统信号处理. 展开更多
关键词 机电阻抗法 信号处理 压缩传感 抗噪声
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温变工况下的EMI螺栓松动损伤识别 被引量:7
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作者 詹阳磊 肖黎 屈文忠 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第6期821-827,共7页
环境温度变化易引起机电阻抗方法(EMI)结构健康监测的损伤误报,以螺栓组连接的铝板为对象,分别进行了温度对导纳信号的影响实验及温变工况下的螺栓松动损伤识别实验,采用平均绝对偏差与相关系数偏差量化表征导纳信号改变程度,利用信号... 环境温度变化易引起机电阻抗方法(EMI)结构健康监测的损伤误报,以螺栓组连接的铝板为对象,分别进行了温度对导纳信号的影响实验及温变工况下的螺栓松动损伤识别实验,采用平均绝对偏差与相关系数偏差量化表征导纳信号改变程度,利用信号互相关迭代算法分段补偿温度影响。结果表明,温度变化引起导纳信号的水平偏移,且偏移量随频率与温差的增加而增大,引起损伤指标变化,影响螺栓连接状态判定。通过迭代算法进行温度补偿后,极大程度消除了温度影响,有效提高了螺栓松动损伤识别的敏感程度,避免温度变化引起损伤误报。 展开更多
关键词 机电阻抗方法 结构健康监测 螺栓松动 损伤识别 温度补偿
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压电阻抗法中PZT片的形状选择研究 被引量:2
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作者 张耀文 何颖 +1 位作者 赵晶 霍林生 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第4期45-48,52,共5页
压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)片是压电阻抗法中普遍使用的传感器,首先,对厚度相同且面积相近的圆形、正方形、矩形、五边形、梯形PZT片对同一钢板上相同损伤及其严重程度的敏感性进行了对比。然后,利用有限元软件COMSOL对各形状PZT片主表面平... 压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)片是压电阻抗法中普遍使用的传感器,首先,对厚度相同且面积相近的圆形、正方形、矩形、五边形、梯形PZT片对同一钢板上相同损伤及其严重程度的敏感性进行了对比。然后,利用有限元软件COMSOL对各形状PZT片主表面平面内位移进行了分析研究。结果表明:在压电阻抗法应用中,面积相同的PZT片,圆形、正方形和矩形对损伤及其严重程度的敏感性较优。矩形PZT片对损伤的敏感性具有方向性,对宽度侧的损伤更敏感。就形状这一单一因素而言,压电阻抗法中PZT片的性能差异,取决于其主表面平面内位移一致性。一致性越好,对损伤及其严重程度的识别能力越强。 展开更多
关键词 压电阻抗法 锆钛酸铅片 形状
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压电阻抗损伤识别温度影响的协整消除方法研究 被引量:4
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作者 李秀娟 屈文忠 肖黎 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第18期128-134,共7页
近年来结构健康监测与损伤识别研究中广泛采用压电高频机电阻抗方法(EMI)。由于环境温度变化也会使阻抗谱产生频移和幅值变化,甚至淹没结构损伤对阻抗谱的影响,造成损伤误报。因此提出了一种基于协整处理阻抗谱的方法,以消除长期监测过... 近年来结构健康监测与损伤识别研究中广泛采用压电高频机电阻抗方法(EMI)。由于环境温度变化也会使阻抗谱产生频移和幅值变化,甚至淹没结构损伤对阻抗谱的影响,造成损伤误报。因此提出了一种基于协整处理阻抗谱的方法,以消除长期监测过程中环境温度变化的影响。分析了阻抗谱中协整向量的构造原理,利用ADF检验和Johansen检验确定其不平稳阶数,将温度变化影响下不平稳的阻抗谱峰值频率时间序列协整为一个平稳的余量序列。利用压电片高频主动激励进行了钢板在温度变化工况下模拟损伤的EMI检测识别实验。实验结果表明,结构损伤导致平稳的协整余量序列发生突变,准确表征了结构损伤的发生,验证了阻抗谱协整处理环境温度变化方法的有效性。 展开更多
关键词 结构健康监测 压电阻抗方法(emi) 环境温度 时间序列 协整
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钹式换能器等效电路模型研究 被引量:5
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作者 彭海军 贾绍文 +1 位作者 杨建新 蔡慧敏 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期747-751,共5页
采用等效电路法分析钹式换能器(Cymbal)阵元结构与机电性能的关系。将Cymbal阵元抽象为压电陶瓷片和金属帽两部分,分别建立压电陶瓷圆片和金属浅球壳的等效电路模型,将金属帽的水下辐射振动近似为圆面活塞辐射器,得到Cymbal阵元的机电... 采用等效电路法分析钹式换能器(Cymbal)阵元结构与机电性能的关系。将Cymbal阵元抽象为压电陶瓷片和金属帽两部分,分别建立压电陶瓷圆片和金属浅球壳的等效电路模型,将金属帽的水下辐射振动近似为圆面活塞辐射器,得到Cymbal阵元的机电等效图以及等效电路图。通过对等效电路和各电路参数的分析,解释了Cymbal作为低频小尺寸换能器获得较高辐射声功率和电声转换效率的原因,对优化其电声性能提供了指导性意见。 展开更多
关键词 钹式换能器 等效电路法 机电性能 辐射阻抗
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一种埋入型PZT的三维等效机电阻抗模型——第一部分:理论 被引量:7
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作者 左春愿 冯新 周晶 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期119-124,共6页
基于压电陶瓷(PZT)圆片三维耦合振动原理,建立了埋入型PZT传感器与基体结构相互作用的三维等效机电阻抗模型,扩大了机电阻抗(EMI)技术的应用范围。通过引入等效机械阻抗,利用压电材料的压电效应,得到了PZT与结构耦合的电导纳方程。这一... 基于压电陶瓷(PZT)圆片三维耦合振动原理,建立了埋入型PZT传感器与基体结构相互作用的三维等效机电阻抗模型,扩大了机电阻抗(EMI)技术的应用范围。通过引入等效机械阻抗,利用压电材料的压电效应,得到了PZT与结构耦合的电导纳方程。这一方程明确体现了PZT机械阻抗与结构机械阻抗对耦合电导纳的贡献。由此电导纳方程,可以得到自由PZT电导纳曲线,为结构等效机械阻抗的提取提供了基础。 展开更多
关键词 结构健康监测 埋入型PZT传感器 等效机电阻抗 耦合电导纳 机电阻抗(emi)技术
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载荷影响下的机电阻抗协整结构损伤识别方法 被引量:8
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作者 揭小落 肖黎 屈文忠 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期526-534,627,共10页
高频机电阻抗(electromechanical impedance,简称EMI)方法利用粘贴在结构表面的压电传感器(piezoelectric transducer,简称PZT)进行主动激励,通过连续监测和分析PZT机电导纳信号的变化评估结构的健康状态;然而EMI方法容易受到环境工况... 高频机电阻抗(electromechanical impedance,简称EMI)方法利用粘贴在结构表面的压电传感器(piezoelectric transducer,简称PZT)进行主动激励,通过连续监测和分析PZT机电导纳信号的变化评估结构的健康状态;然而EMI方法容易受到环境工况变化的影响,导致结构损伤的误报。针对此问题,采用时间序列协整方法处理及消除结构工作载荷对阻抗谱特征信号的影响。该方法是基于结构动荷载作用下PZT阻抗谱导纳信号的非平稳特征,将动荷载影响下的阻抗谱非平稳时间序列经线性组合变换成平稳时间序列,根据得到的协整余量序列有效判断结构的健康状态。为验证该方法的有效性,开展了动应力影响下铝梁结构的螺栓松动损伤识别实验。结果表明,协整消除了动态应力对EMI方法的影响,当铝梁内存在持续变化的应力时,仍可以准确识别螺栓松动。机电阻抗协整方法能够消除结构健康监测中荷载作用的影响,及时准确地进行结构损伤识别。 展开更多
关键词 结构健康监测 高频机电阻抗技术 荷载影响 协整 螺栓松动
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一种埋入型PZT的三维等效机电阻抗模型——第二部分:应用 被引量:2
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作者 左春愿 冯新 周晶 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期125-130,共6页
基于建立的三维等效机电阻抗模型,文献的第一部分得到了PZT与结构耦合的电导纳方程。第二部分根据这一方程提出了应用机电阻抗(EMI)技术监测结构固有属性的改进方法。该方法通过PZT与结构耦合的电导纳方程,从实测的耦合电导纳信号中提... 基于建立的三维等效机电阻抗模型,文献的第一部分得到了PZT与结构耦合的电导纳方程。第二部分根据这一方程提出了应用机电阻抗(EMI)技术监测结构固有属性的改进方法。该方法通过PZT与结构耦合的电导纳方程,从实测的耦合电导纳信号中提取出结构等效机械导纳。利用获得的结构机械导纳曲线,来监测结构固有属性。基于该方法,对埋入有PZT传感器的早龄期混凝土梁的固有属性进行了监测。试验结果表明,利用结构机械导纳来监测结构固有属性是可行的,比原始电信号更加敏感有效。 展开更多
关键词 结构健康监测 埋入型PZT传感器 机电阻抗(emi)技术 混凝土强度监测
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固体的弹性模量和内耗测量方法研究进展 被引量:10
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作者 谢明宇 李法新 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期33-52,共20页
弹性模量和内耗是固体材料的基本力学性质,其测量的准确性和便捷性对工业生产和科学研究都很重要.本文回顾了近一百年来固体材料弹性模量和内耗的测量方法,主要分为四类:准静态方法、低频法、共振法和波传播法.首先对每类方法的测量原... 弹性模量和内耗是固体材料的基本力学性质,其测量的准确性和便捷性对工业生产和科学研究都很重要.本文回顾了近一百年来固体材料弹性模量和内耗的测量方法,主要分为四类:准静态方法、低频法、共振法和波传播法.首先对每类方法的测量原理进行了简单介绍及总体评价.接着对几种共振方法,包括自由梁共振法、脉冲激励法、超声共振谱方法和压电超声复合振动技术(PUCOT)进行了详细介绍和评价.然后,重点介绍了本课题组最新提出的基于机电阻抗的模量内耗测量方法(称之为M-PUCOT或Q-EMI),它可以同时、准确、快速地测量杨氏/剪切模量及相应内耗.最后,对这种新型弹性模量/内耗测量方法的意义和应用前景进行了讨论和展望. 展开更多
关键词 弹性模量 内耗 测量方法 机电阻抗 压电
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