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汇报人：2024-01-11Lamb波损伤成像中的频散补偿方法研究

目录引言Lamb波基本理论及频散特性频散补偿方法研究频散补偿方法在Lamb波损伤成像中的应用结果分析与讨论结论与展望

01引言Part

结构健康监测的重要性随着航空航天、高速铁路等高端装备的发展，结构健康监测技术对于保障装备运行安全具有重要意义。Lamb波在结构健康监测中的应用Lamb波作为一种在板状结构中传播的导波，具有传播距离远、对微小损伤敏感等优点，被广泛应用于结构健康监测领域。频散现象对Lamb波损伤成像的影响然而，Lamb波在传播过程中存在频散现象，即不同频率的波速不同，导致损伤成像结果失真。因此，研究Lamb波损伤成像中的频散补偿方法具有重要意义。010203研究背景和意义

国外研究现状国外学者在Lamb波频散补偿方面开展了大量研究，提出了基于时频分析、波形匹配、反演算法等多种方法。国内研究现状国内学者在Lamb波频散补偿方面也取得了一定进展，如提出基于分数阶傅里叶变换、稀疏表示等方法。发展趋势随着深度学习、人工智能等技术的发展，未来Lamb波频散补偿方法将更加智能化、自适应化。国内外研究现状及发展趋势

研究目的本文旨在研究Lamb波损伤成像中的频散补偿方法，提高损伤成像的准确性和分辨率。主要内容首先，分析Lamb波在板状结构中的传播特性和频散现象；其次，研究基于时频分析、波形匹配等频散补偿方法的原理和实现；最后，通过实验验证所提方法的有效性和优越性。论文研究目的和主要内容

02Lamb波基本理论及频散特性Part

描述Lamb波在固体中传播的基本方程，包括波动方程和本构方程。Lamb波在固体中传播时具有多模态和频散特性，不同模态的波速和衰减随频率变化。Lamb波基本方程和传播特性传播特性Lamb波基本方程

频散现象Lamb波传播过程中，不同频率成分的波速不同，导致波形在传播过程中发生变化，即频散现象。产生原因固体材料的非均匀性和各向异性导致Lamb波传播过程中发生模态转换和能量泄露，从而产生频散现象。频散现象及其产生原因

分辨率降低频散使得Lamb波信号的频谱成分发生变化，导致成像分辨率降低，无法清晰呈现损伤细节。定量评估困难由于频散现象的存在，使得基于Lamb波的损伤定量评估变得困难，无法准确获取损伤的尺寸、形状等信息。成像质量下降频散现象导致Lamb波信号在传播过程中发生畸变，使得损伤成像的质量下降，难以准确识别损伤位置和程度。频散对Lamb波损伤成像的影响

03频散补偿方法研究Part

基于时频分析的频散补偿方法计算信号的时频分布，通过时频滤波或重排技术消除交叉项干扰，提高时频分辨率，实现频散补偿。Wigner-Ville分布（WVD）通过滑动窗口在信号上进行傅里叶变换，获取信号的时频信息，进而实现频散补偿。短时傅里叶变换（STFT）利用小波基函数的伸缩和平移对信号进行多尺度分析，提取信号的时频特征，实现频散补偿。小波变换（WT）

03频率-波数域滤波法在频率-波数域对信号进行滤波处理，消除频散效应引起的异常波数成分。01逆滤波法通过设计逆滤波器对接收信号进行滤波处理，消除频散效应引起的波形畸变。02迭代反演法利用迭代算法逐步逼近真实信号波形，通过不断更新迭代参数实现频散补偿。基于信号处理的频散补偿方法

123构建卷积神经网络模型，通过训练学习频散效应的特征和规律，实现信号的频散补偿。卷积神经网络（CNN）利用循环神经网络对序列数据的处理能力，对接收信号进行时序建模和预测，实现频散补偿。循环神经网络（RNN）构建生成对抗网络模型，通过生成器和判别器的对抗训练学习真实信号波形的分布规律，实现频散补偿。生成对抗网络（GAN）基于深度学习的频散补偿方法

04频散补偿方法在Lamb波损伤成像中的应用Part

实验设置与数据采集实验材料选择具有不同损伤类型和程度的铝板作为实验对象，模拟实际工程中的损伤情况。实验过程对铝板施加不同频率和幅度的激励信号，记录传感器接收到的Lamb波信号。传感器配置在铝板表面布置多个压电传感器，用于激发和接收Lamb波信号。数据采集系统搭建基于NI数据采集卡的数据采集系统，实现多通道、同步的数据采集。

未补偿成像结果直接对原始Lamb波信号进行成像处理，结果显示损伤区域模糊不清，分辨率低。频散补偿后成像结果采用频散补偿方法对原始信号进行处理后，再进行成像。结果显示损伤区域清晰可辨，分辨率显著提高。成像质量评估通过对比补偿前后的成像结果，可以定量评估频散补偿方法对成像质量的提升效果。频散补偿前后的成像结果对比

性能评估指标为了定量评估不同频散补偿方法的性能，可以采用信噪比、均方误差、分辨率等指标进行评估。时域补偿法通过在时域上对信号进行拉伸或压缩来消除频散效应。该方法简单易行但精度有限。频域补偿法利用傅里叶变换将信号转换到频