《複雜航空結構中損傷的空間-波數域濾波成像》是依託南京航空航天大學，由邱雷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜航空結構中損傷的空間-波數域濾波成像
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邱雷
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對真實複雜航空複合材料結構中，Lamb波各向異性明顯和信號混疊嚴重，導致損傷難以準確監測這一難點問題，本項目提出研究一種損傷的空間-波數域濾波成像方法。利用空間濾波器定向掃描及波速無關的特點，通過研究多種壓電感測器陣列構型的空間濾波器理論建模、抑制多模式信號混疊的Lamb波空間-波數域信號處理方法、複雜多反射信號混疊的抑制方法及損傷的波速無關的圖像表征方法、結構損傷的空間-波數域濾波成像系統的軟硬體實現方法以及信號易混疊復材結構中的空間-波數域濾波成像方法的驗證，建立複雜航空複合材料結構中信號混疊的三級抑制機制，解決信號混疊造成損傷不易監測的難點問題，提出複雜航空複合材料結構中損傷的波速無關的圖像表征方法，解決信號各向異性造成損傷監測準確性低的問題。本項目的研究對於將結構健康監測與管理技術進一步套用於真實複雜航空複合材料結構，為我國重點飛機型號工程提供技術支撐具有重要意義。
結題摘要
本項目針對真實複雜航空複合材料結構中，Lamb 波各向異性明顯和信號混疊嚴重，導致損傷難以準確監測這一難點問題，開展了結構損傷的Lamb波信號空間-波數域濾波成像方法研究。取得的主要創新性成果總結如下： （1）針對現有空間-波數域濾波方法缺乏理論指導，存在近場和角度監測盲區問題，建立了線形和十字形壓電感測器陣列構型的Lamb 波空間-波數域濾波理論模型，最佳化了空間濾波器的實現方法；通過對空間濾波器近遠場和角度盲區的理論和實驗研究，提出了基於十字陣的Lamb波全場空間-波數濾波理論模型； （2）針對Lamb波信號多模式易混疊的問題，提出了基於Shannon連續複數小波變換和空間濾波器的Lamb 波空間-波數域信號提取方法，能夠抑制Lamb 波信號混疊及其它噪聲干擾； （3）針對現有空間濾波器僅能離線套用，並且依賴Lamb波波數模型或依賴精確波數測量的問題，提出了基於波數搜尋-匹配機制的Lamb波空間-波數域濾波結構損傷和衝擊成像方法，解決了常規空間濾波器方法在套用於複雜結構時的波數依賴問題，發展了空間濾波器的線上套用； （4）針對複雜結構各向異性容易導致損傷和衝擊監測誤差大的問題，提出了基於多維壓電感測器陣列組合監測的空間-波數域濾波角度-波數圖像的融合增強機制，實現了損傷和衝擊區域的圖像增強及波速無關的位置判別；（5）面向工程套用，研製了系列線形、十字形和圓形的空間濾波器感測器陣列；最佳化了現有Lamb波結構健康監測系統軟硬體模組，研製了一套集成化的結構損傷的空間-波數域濾波成像系統； （6）在加筋變厚度的真實複合材料機翼油箱結構上搭建了Lamb波空間-波數域濾波成像功能演示驗證系統，實現了複雜航空結構損傷和衝擊的準確監測。 發表文章12篇，其中SCI收錄9篇，EI收錄12篇，錄用SCI源期刊文章1篇；發表國際會議文章6篇，其中ISTP收錄2篇；申請國家發明專利4項，其中授權2項；國際會議邀請報告2次，分會場報告6次，擔任分會場主席2次，受邀在國外大學講學2次，邀請境外專家講學2次，國內會議分會場報告1次；項目負責人獲國防科技發明二等獎，排名2，獲2014年香港香江學者獎，2篇文章獲得國際會議最佳論文獎；項目負責人入選2014年香港香江學者，入選2015年德國洪堡學者，本項目培養博士生2名，已答辯，培養在讀碩士生2名。
