MS23 结构健康监测及无损检测(负责人：李法新、武湛君 ...
无损检测和健康监测技术
• Noise can mask the signal easily 46
超声传播法
冲击回波法
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超声传播法
冲击回波法
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SHM实例
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I35大桥资料
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I35大桥SHM
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I35大桥SHM感应器
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I35大桥SHM感应器
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I35大桥SHM感应器
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I35大桥SHM软件
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I35大桥SHM数据
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建筑结构的损伤问题
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建筑结构的损伤问题
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建筑结构的损伤原因
1、结构设计与工程质量
上海楼脆脆
哈尔滨阳明滩大桥
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建筑结构的损伤原因
2、使用环境和灾害
在长期的使用环境下，结构材料受到外部介质的长期侵蚀而 劣化，工程结构的功能逐渐被削弱，甚至丧失。按照劣化作 用的性质，使用环境对工程结构的侵蚀作用可以分为三类： （1）物理作用：如高温及高湿、温湿变化、冻溶、粉尘及流 水冲刷、辐射等作用引起的结构材料的劣化。 （2）化学作用：如含酸、碱或盐等化学介质的气体或液体、 其他有机成分等与结构材料发生化学反应。 （3）生物作用：如微生物、水藻、蠕虫、昆虫、多细胞作物 等对工程材料的破坏等
3
基本概念
NDT: The offline implementation of NDE
• generally implemented locally and offline • off-the-shelf (modal, radiography, ultrasonic, eddy current, x-ray…) • equipment is high fidelity and relatively expensive
基于无损检测技术的航空结构健康监测研究
基于无损检测技术的航空结构健康监测研究航空工业一直是各国科技发展的重点方向之一。
而航空结构健康监测则是航空工业不可或缺的一项技术。
在航空飞行中，航空器在飞行的过程中由于环境因素和负载变化，可能会引入裂纹、疲劳和腐蚀等缺陷，这些缺陷会对飞机的结构强度和稳定性产生直接影响，从而导致飞行事故的发生。
如何通过技术手段检测出缺陷并及时修复，成为了航空结构健康监测的关键问题。
目前，无损检测技术被广泛应用于航空结构健康监测中。
无损检测技术是指在不破坏材料完整性的情况下，通过对材料内部或表面特定特性的测试，识别缺陷、损伤和材料性能的依据。
无损检测技术的优点是可以在不拆卸被检测的结构件的情况下实现检测，避免对飞机的日常运行造成不必要的干扰，同时减少了维修费用和检查周期。
无损检测技术的实现依赖于多种独立或集成的方法，包括超声波检测、磁粉检测、涡流检测、红外热像检测、光学检测等。
随着无损检测技术的不断发展和创新，新的检测方法和技术也正在不断涌现。
例如，光电子检测技术通过利用波长可调的激光进行检测，能够快速地检测出各种机械和热损伤。
在无损检测技术的应用中，还需要依靠先进的数据处理和分析方法来确保检测结果的准确性。
与以前仅仅是依靠检测技术来确定缺陷位置和类型的方法不同，现代化的无损检测方法可以利用大型数据分析技术来处理、分析和推断无损检测结果。
这样可以使得无损检测得到更加精确的结论。
随着科技的进步，机器学习和人工智能的技术在航空结构健康监测中也得到了广泛的应用。
例如，机器学习技术可以利用大量历史数据分析出缺陷发生的规律和趋势，从而能够更好地预测缺陷的发生。
而人工智能技术可以模仿人类医生的思维和决策过程，分析检测结果，并给出对应的报告和预测。
这些技术的应用使得无损检测技术的精度和效率都有了很大的提升。
总的来说，基于无损检测技术的航空结构健康监测研究与开发已经成为了航空工业的必备技术。
无损检测技术的不断创新和发展促使了其在航空结构健康监测中的广泛应用。
基于超声导波的结构健康状态无损检测及在线监测
基于超声导波的结构健康状态无损检测及在线监测2014-09-02 09:17:51 来源:eefocus关键字：PCI-9846高速数字化仪超声波检测应用领域：基于超声导波的结构材料损伤快速无损检测及损伤在线监测应用。
挑战：目前广泛应用的超声波检测技术大多基于超声体波，由于超声体波的传播特点，需要对结构进行逐点检测，因此存在检测效率低，成本高等缺点；同时逐点扫描的检测方式也限制了其在结构健康监测领域的应用。
超声导波是体波在结构界面反射叠加形成的沿结构界面传播的应力波。
超声导波相对于体波具有衰减小，传播距离长的特点，可实现对形状规则的大结构件的快速无损检测；并且具有在线应用潜力，可作为结构健康在线监测的技术手段。
但是超声导波相对于体波更加复杂，主要表现为两方面：一方面为导波的多模态特性，即同一频率下同时存在有多种导波模态；另一方面为频散特性，即同一模态导波在不同频率下的传播速度不同。
超声导波的复杂性对检测平台和检测方法提出了更高的要求。
解决方案：超声导波检测方法为主动检测，包括信号的激发的和接收。
针对导波的多模态的特性，拟采用单一模态导波作为检测信号，因此需要在检测平台从信号激发和接收两方面抑制其他模态。
主要通过传感器尺寸，信号激发频率，优化匹配实现单一导波模态激发。
为了实现对被检对象的快速检测，根据雷达原理发展了适用于超声导波的相控阵列及信号处理算法，以此实现对材料损伤的快速成像检测。
1 应用背景随着当前对大型设备结构安全性的日益关注，无损检测技术已成为现代结构设备制造和使用过程中必不可少的检测手段之一, 广泛应用于各个领域，如航空航天领域、电力生产领域、石化输运加工领域等。
这些领域的设备结构通常处于较恶劣的工作条件，容易发生磨损、腐蚀、疲劳、蠕变等损伤，进而造成结构内部产生缺陷，危害结构安全性。
因此对这些设备结构进行实时监测和诊断成为无损检测技术应用中的一个重要方面。
目前工业界常用的五大无损检测方式包括：渗透检测，磁粉检测，涡流检测，超声波检测，射线检测。
结构健康监测的新技术
结构健康监测的新技术结构健康监测是指对建筑物、桥梁、塔楼等各类工程结构的变形、疲劳、震动等情况进行实时在线监测，并根据监测结果及时采取相应措施，以延长工程结构的使用寿命、提高使用效率、确保使用安全。
近年来，随着科技的不断进步，结构健康监测领域也出现了许多新技术，如无损检测技术、电阻应变计技术、光纤传感器技术等，这些新技术不仅提高了结构健康监测的精度和效率，也使监测成本得到了极大的降低。
无损检测技术是一种利用无损检测设备对结构进行无损检测，将无损检测仪器与可检测介质相结合的技术。
其工作原理是基于物理学的磁、电、声、热等效应，将测试信号引入被检测物体中，通过测量信号的变化来判断结构中存在的缺陷、裂纹等疵点。
无损检测技术具有无创检测、扫描面积大、速度快、操作方便等特点，可广泛应用于桥梁、隧道、大型机电设备等领域的结构健康监测中，可以对结构材料进行在线监测，发现材料的损伤并及时处理，有效地提高结构物的安全性和可靠性。
电阻应变计技术是一种用来测量杆件或板件位置、长度、形状、体积和应变等参数的高精度检测技术。
它可以实时测量物体的变形情况，并将其转化为电信号输出，进而进行数据处理和分析，为工程师提供科学准确的监测结果，以便及时发现结构疲劳、变形和裂纹等问题发生，便于及时采取对应措施。
电阻应变计技术不但测量准确可靠，而且可安装位置多样，既可以在实验室内进行监测，也可以在工程结构现场进行监测，能够监测到微小的变形信号，对提高结构安全性和可靠性有着非常重要的作用。
光纤传感器技术是一种用于工程结构健康监测的新型传感技术。
它能利用光学原理实时测量物体的温度、应变、形变、压力等参数，并将其采集的光信号直接转化为电信号输出，进行数据采集和处理，以便工程人员及时监测结构改变的情况，从而保证结构的安全性及可靠性。
由于光纤传感器技术的高灵敏度、可靠性和实时性，因此广泛用于大型桥梁、地铁、隧道、室内空调管道等各类工程结构健康监测中。
结构健康监测中的无损检测技术研究
结构健康监测中的无损检测技术研究结构健康监测是现代工程领域中的一个重要研究课题，它关注的是工程结构的长期使用过程中是否存在损伤或变形，并通过无损检测技术来实时监测结构的健康状况。
无损检测技术是指在不破坏或仅对结构造成微小影响的前提下，通过物理方法对结构进行检测的一种技术手段。
本文将以物理专家的角度，从物理定律、实验准备、实验过程以及该技术的应用和其他专业性角度等方面进行详细解读。
首先，无损检测技术的研究和应用基于多个物理定律，其中包括超声波、电磁波、热学原理等。
超声波是一种常见的无损检测方法，它利用声波在物体中传播的特性来检测结构内部的缺陷。
根据声波传播速度的不同，可以判断出缺陷的位置和性质。
电磁波也是一种常用的无损检测方法，它利用电磁波在物体中传播的特性来检测结构的变形或损伤。
通过测量电磁波的反射、透射以及散射等特性，可以获取结构的信息。
热学无损检测方法则是利用结构内部温度的变化来推测结构的健康状态，通过监测热量的传输和分布情况来识别结构中的问题。
在实验准备阶段，研究人员首先需要选择适当的无损检测技术，根据目标结构的特点和需求来确定实验方案。
然后，需要准备相应的实验设备和仪器，例如超声波检测仪、电磁波发射器和接收器以及热像仪等。
同时，还需要对目标结构进行必要的准备工作，例如清洁表面，附加探测器或传感器等。
在实验过程中，研究人员首先需要选择合适的检测位置和方向，将探测器或传感器放置在结构表面或内部。
然后，根据实验方案，应用合适的物理定律来进行检测。
例如，超声波检测时，需要发射超声波并接收反射波，通过测量声波的传播时间和幅度变化来检测结构的健康状态。
电磁波检测时，需要发射电磁波并测量反射波、透射波或散射波的特性，通过对比不同信号的强度和波形来判断结构的问题。
热学检测时，需要监测结构表面或内部的温度变化，通过分析温度的分布和变化趋势来识别结构的变形或损伤。
无损检测技术在结构健康监测中的应用非常广泛。
结构健康监测技术的现状与发展
结构健康监测技术的现状与发展在现代工程领域，结构健康监测技术正逐渐成为保障各类基础设施和建筑物安全、可靠运行的关键手段。
随着科技的不断进步，这一技术在理论研究和实际应用方面都取得了显著的成果，但同时也面临着一系列挑战和发展机遇。
结构健康监测技术是一种通过对结构的各种物理参数进行实时监测和分析，以评估结构的健康状况和安全性的技术手段。
它涵盖了多个学科领域，包括传感器技术、信号处理、数据分析、结构力学等。
目前，常用的监测方法主要包括基于振动的监测、基于应变的监测、基于声学的监测等。
基于振动的监测方法是结构健康监测中应用较为广泛的一种。
通过在结构上安装加速度传感器等设备，可以获取结构在动态荷载作用下的振动响应。
然后，利用先进的信号处理技术和模态分析方法，对这些振动数据进行分析，从而识别结构的模态参数，如固有频率、振型等。
当结构出现损伤时，这些模态参数会发生变化，通过对比损伤前后的参数差异，就能够判断结构是否存在健康问题。
应变监测则是通过在结构关键部位安装应变传感器，直接测量结构在荷载作用下的应变变化。
通过对应变数据的长期监测和分析，可以了解结构的受力状态和疲劳损伤情况。
声学监测则是利用声波在结构中的传播特性，来检测结构内部的缺陷和损伤。
例如，超声波检测技术可以检测混凝土结构中的裂缝、空洞等缺陷。
在传感器技术方面，近年来取得了长足的进步。
传统的传感器如电阻应变片、压电式传感器等在精度和稳定性方面不断提高，同时，新型传感器如光纤传感器、MEMS 传感器等也逐渐崭露头角。
光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、精度高、可分布式测量等优点，在大型桥梁、隧道等结构的健康监测中得到了广泛应用。
MEMS 传感器则具有体积小、重量轻、成本低等优势，适用于对结构局部区域的监测。
数据采集与传输技术也是结构健康监测系统的重要组成部分。
随着无线网络技术的发展，无线传感器网络在结构健康监测中的应用越来越广泛。
相比传统的有线监测系统，无线传感器网络具有安装方便、灵活性高、可扩展性强等优点，能够大大降低监测系统的安装和维护成本。
航空器结构健康监测与诊断方法研究
航空器结构健康监测与诊断方法研究随着航空业的快速发展，保障航空器的结构健康成为一项迫切需要解决的问题。
航空器的结构健康监测与诊断方法的研究，旨在实现对飞行器结构健康状态的实时监测和故障诊断，以确保航空安全。
航空器结构健康监测的目标是通过从飞行器中获得的数据，识别出结构内存在的潜在问题或缺陷。
随着飞行器的飞行和寿命的增长，结构可能会面临疲劳、裂纹、腐蚀等问题。
因此，监测结构健康的重要性不言而喻。
航空器结构健康监测的方法研究涉及多个领域的知识与技术，包括传感器技术、数据采集技术、信号处理技术等。
传感器技术是航空器结构健康监测的基础，通过在结构中布置传感器，可以实时采集结构的振动、温度、应力等参数，并将这些数据传输到监测系统中。
数据采集技术则负责将传感器获得的原始数据进行采集和存储，以备后续的分析和诊断。
信号处理技术则是对采集到的数据进行处理和分析，以提取结构健康监测所需的信息。
进一步发展航空器结构健康监测的关键是提高故障诊断的准确性和精确度。
目前，传统的故障诊断方法主要依靠经验和人工判断，往往需要专业的技术人员参与，并存在着时间和人力成本高、诊断精度低等问题。
因此，研究人员致力于开发基于机器学习和人工智能技术的自动故障诊断方法。
这些方法利用大量的结构健康监测数据，通过建立模型和算法，自动分析和判断结构是否存在故障，并给出相应的诊断结果。
随着无人机技术的发展，航空器结构健康监测与诊断方法也正在逐步应用于无人机领域。
无人机作为一种新型航空器，其结构健康监测的需求更加迫切。
无人机的复杂性和多变性使得其结构健康监测和故障诊断的研究面临着更多的挑战。
因此，针对无人机的结构健康监测与诊断方法的研究成为当前的热点之一。
航空器结构健康监测与诊断方法的研究还面临一些问题和挑战。
首先，如何选择合适的传感器和数据采集技术是一个关键问题。
不同类型的航空器和结构，所需监测的参数和精度要求各不相同，因此需要根据实际情况进行选择。
土木工程中的结构损伤诊断与健康监测研究
土木工程中的结构损伤诊断与健康监测研究随着城市建设的不断发展以及老旧建筑的逐渐增多，土木工程中的结构损坏问题日益凸显。
为了确保建筑的安全性和可持续发展，结构损伤诊断与健康监测变得至关重要。
本研究将探讨土木工程中结构损伤诊断与健康监测的相关研究内容，并介绍一些常用的诊断与监测方法。
一、综述结构损伤诊断与健康监测旨在通过对建筑结构进行全面、系统的监测和分析，发现结构潜在的问题及时采取措施进行修复或维护。
它是土木工程领域的一项重要研究内容，在工程实践中发挥着重要作用。
准确的结构损伤诊断与健康监测能够及时发现并解决建筑结构问题，保障人员和建筑物的安全。
二、结构损伤诊断方法1. 非破坏性检测方法非破坏性检测方法是目前最常用的结构损伤诊断方法之一。
它通过无损检测技术，如超声波、X射线、磁性探测等，对建筑结构进行全面检测，不破坏结构本身。
这种方法操作简便、成本相对低廉，但对于一些复杂结构或深层损伤的检测可能存在一定限制。
2. 结构动力响应分析方法结构动力响应分析方法是一种通过监测结构的动力响应参数来判断结构健康状况的方法。
通过对结构进行震动试验，获取结构的自然频率、阻尼比等参数，并进行分析和比较，可以判断出结构的损伤程度。
这种方法具有高精度、高灵敏度的特点，但需要专业的设备和技术支持。
三、健康监测技术1. 传感器技术传感器技术是用于结构健康监测的重要手段之一。
它通过安装传感器在建筑结构中，实时监测结构的应变、振动、温度等参数。
这些传感器可以通过无线通信方式将数据传输到中控终端，进行实时的数据分析和处理。
传感器技术的发展使得健康监测变得更加方便和精确。
2. 数据处理与分析技术健康监测的关键在于对数据进行处理和分析，以获得结构的健康状态。
数据处理与分析技术可以通过数学模型、统计方法、机器学习等手段对监测数据进行分析和识别。
这些技术不仅能够提高结构健康监测的准确性，还能够为结构评估和维护提供依据。
四、结构损伤诊断与健康监测的应用结构损伤诊断与健康监测技术在土木工程领域的应用非常广泛。
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MS23 结构健康监测及无损检测（负责人：李法新、武湛君、裴翠祥、吕炎）
8 月 27 日下午 地点：1 层临 1-1
编号
报告题目
报告人 单位
MS23-2490-I MS23-0823-I
基于压电传感器的结构健康监测技术在航空航天领 域中的应用
卿新林
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时间 编号 16:30 MS23-0680-I 16:50 MS23-3490-I 17:10 MS23-1476-O
17:20 MS23-3496-O
17:30 MS23-2472-O
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18:00 MS23-1208-O
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MS23-1558-O MS23-2034-O
时间 编号 MS23-1142-P
MS23-1250-P
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MS23-1649-P
MS23-1684-P
15:3016:30
MS23-2669-P MS23-2674-P
MS23-2772-P MS23-2926-P MS23-2965-P MS23-3225-P MS23-3360-P
报告题目
8 月 28 日下午 地点：1 层临 1-1 报告人 单位
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identification based on the PZT impedance technology
基于水平剪切超声导波的高温管道壁厚在线监测 王 刚 北京大学
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吕炎
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墙报 8 月 27 日下午和 8 月 28 日下午 地点：3 层序厅
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79
基于人工智能算法的结构内部缺陷反演分析研究 赵文虎 河海大学
报告题目
8 月 28 日下午 地点：1 层临 1-1 报告人 单位
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13:30 13:55 14:15
MS23-2132-I MS23-0833-I MS23-3312-O
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