基于PXI平臺的結(jié)構(gòu)損傷定位系統(tǒng)硬件開發(fā).pdf

1、隨著航空工業(yè)對結(jié)構(gòu)安全性能要求的日益增高，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)成為了目前國內(nèi)外研究領(lǐng)域的熱點。其中，基于結(jié)構(gòu)中彈性波傳播的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，因為彈性波在結(jié)構(gòu)中傳播范圍廣且對結(jié)構(gòu)損傷敏感。然而，目前結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)主要集中于實驗室驗證階段，能夠用于工程實際環(huán)境的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)較少，特別是在對系統(tǒng)質(zhì)量與規(guī)模有嚴格要求的航空領(lǐng)域。為了將結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到實用工程中，本課題設(shè)計了一種基于PXI平臺的健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用了布置在

2、結(jié)構(gòu)中的壓電傳感器/驅(qū)動器陣列，集成了基于USB總線的多通道切換器、基于PCI總線的多通道電荷放大器板卡、高速數(shù)字采集卡和高速信號發(fā)生卡。最終結(jié)合了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的算法，在航空結(jié)構(gòu)中常見的加筋壁板結(jié)構(gòu)上完成了沖擊和損傷的定位成像演示。
　　本文的主要工作在健康監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計上。首先，針對健康監(jiān)測系統(tǒng)中所選用的傳感器和驅(qū)動器進行了分析，通過推導(dǎo)測量電路的特性，提出了需要設(shè)計的電荷放大器指標；其次，針對擬定的指標設(shè)計了用于壓電材料傳

3、感信號放大的電荷放大器；然后，結(jié)合了健康監(jiān)測技術(shù)中的損傷定位方案，設(shè)計了系統(tǒng)需要的多通道切換器，選擇了合適的數(shù)字采集卡與信號發(fā)生卡，完成了基于PXI平臺的健康監(jiān)測系統(tǒng)；最后，為了驗證系統(tǒng)的功能與穩(wěn)定性，本文根據(jù)健康監(jiān)測技術(shù)中常用的沖擊、損傷定位方法，編寫了用于演示的軟件程序，并在模擬飛機壁板結(jié)構(gòu)的試驗件中進行了主動損傷定位于被動沖擊定位的演示實驗，實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠準確地實現(xiàn)損傷與沖擊位置的定位，設(shè)計的硬件具有良好的穩(wěn)定性和較強的

4、實用功能，滿足實際工程的應(yīng)用要求。
　　本課題得到了國家自然科學基金重大研究計劃培育項目(No.90923029)；國家自然科學基金中美合作與交流項目（No.51161120326）；長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃資助(NO.IRT0968)；江蘇省自然科學基金創(chuàng)新學者攀登項目(NO. BK2009020)；2011年度高等學校博士學科點專項科研基金資助（NO.20113218110026）的資助
　　本課題在機械結(jié)構(gòu)力學及控制