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钢桥裂纹声发射信号数据采集与源定位技术
| 论文题名： | 钢桥裂纹声发射信号数据采集与源定位技术 |
| 关键词： | 钢桥;声发射;数据采集;源定位技术;小波变换 |
| 摘要： | 随着交通行业的不断发展，钢桥凭借其强度高、刚性好、重量轻的特点逐渐成为现代城市交通建设中不可或缺的一部分。由于重载荷、腐蚀、振动等因素的存在，钢桥裂纹的产生无法避免，若不及时发现裂纹可能会导致钢桥结构的破坏和失效，造成严重的交通事故。声发射检测作为无损检测的一种方式，可以实时且快速地检测钢桥的微小裂纹，为钢桥的安全使用提供有效保障。本文基于钢桥裂纹声发射信号检测的需要，分析裂纹检测的硬件需求与软件需求，设计了钢桥裂纹声发射信号数据采集系统，利用处理后的声发射信号实现源定位功能。具体的研究内容如下： 1.设计了基于DSP芯片TMS320F28335的声发射数据采集系统。该系统由调理放大模块（包含电压偏置与放大功能）、A/D转换模块、DSP控制模块、LABVIEW上位机模块等构成。系统整体工作流程为：声发射信号达到门槛电压值后触发采样，DSP控制将采集得声发射信号数据以串口通信方式传输给LABVIEW上位机程序。采样分辨率为12bit，采样频率为双通道共2MHz。经系统测试后可用于断桥裂纹声发射信号采集。 2.利用了小波降噪方法对采集得声发射信号降噪。考虑到钢桥裂纹声发射信号特点，本文选择最大最小阈值（可保留声发射信号高频部分）和软阈值函数（阈值点处信号不失真）作为小波阈值的选择。比较不同小波基的均方根误差及信噪比后，最终选用Sym5的2层分解小波基为最优小波基。 3.确定了声发射信号的传播波速。本文综合使用了理论计算、COMSOL有限元仿真及实际实验方法，确定钢板（钢桥的简单结构）中声发射信号传播波速为5000m/s。 4.进行了钢板裂纹声发射信号源定位。本文分别采用二维时差定位法和Geiger迭代算法利用小波降噪后获取的时差进行声发射源定位。定位结果表明，在考虑随机误差及系统误差的情况下，两种方法均可用于钢桥中二维平面的声发射源定位。 |
| 作者： | 万嘉昱 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 裴东兴;张晋业 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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