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        常見問題

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        聲學所發現振動-聲調制檢測中的臨界低頻激勵幅度
         

        質量控制與監測是保障工程結構(如建筑物、橋梁、高速列車、飛行器、大型游樂設施等)安全運行的必要手段。其中,各種裂紋類缺陷對結構健康產生的威脅最大,對此類缺陷的監測一直是人們重點關注的問題。

          振動-聲調制技術就是一種對裂紋類缺陷非常敏感的非線性聲學檢測方法。

          中國科學院聲學研究所噪聲與振動重點實驗室的研究人員最近發現,振動-聲調制檢測中的低頻幅度與調制強度之間并非此前認為的正向線性相關關系,而是當低頻幅度達到一個臨界值后,調制強度不再增加。相關成果發表于國際學術期刊《結構健康監測》(Structural Health Monitoring)2018年第17卷第2期。

          裂紋兩側界面一般呈(部分)接觸狀態,在外部作用下可發生相對運動。若將振動信號f1和超聲信號f0同時施加在所測結構上,通過裂紋界面的超聲信號的幅度或相位將隨振動發生變化,即被調制產生f0±nf1成分(圖1)。因此,通過監測調制的強度即可對結構內部質量進行評價,這就是振動-聲調制技術。

          在應用中,激勵信號幅度和頻率的選擇是首先需要考慮的問題。已有研究認為,低頻激勵幅度越大,接收信號中的調制越強。

          研究人員以含不同長度疲勞裂紋的鋁桿為實驗對象,測量不同低頻激勵幅度下接收信號中的調制強度,同時使用動態應變儀測量其裂紋區域的應變。

          實驗發現,裂紋區應變隨低頻幅度增大而增加,調制強度隨應變增大也會增加,但是當應變到達一定值之后,調制強度基本不再變化,此時的應變被定義為臨界應變εC(圖2)。研究人員同時發現,不同長度裂紋在各自臨界應變下的張開角度基本相等,由此認為,臨界應變值即為裂紋完全張開時的應變值。上述現象表明,裂紋的張開-閉合程度是影響調制強度大小的直接因素。

          該研究可為振動-聲調制技術提供低頻幅度選擇的依據,也為裂紋開合模型提供了新的支持。下一步將著重于高頻頻率對調制強度的影響研究,完善本技術的參數選擇規范。

        下一條:浙江計量院申請的聲學振動精密測量技術重點實驗室獲批建設沒有上一條了
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