兰姆波

摘要： 影响A_(0)模态兰姆波触控屏性能的核心要素是声指纹库质量,基于曼哈顿距离统计和分析方法研究了声指纹库的质量评价及优化问题。首先,采用有限元方法仿真建立了900种激励-接收节点布局方案对应的触控介质声指纹库;其次,提出了曼哈顿距离图谱及其频次分布图谱的构建方法,利用图谱特征(最小非零频次和峰值分布区间的左临界点)和频次直方图的加权量化指标,对声指纹库质量进行评价,并对激励-接收节点布局方案进行了优选;最后,分析了激励信号对声指纹库质量的影响,相比窄带猝发(Tone burst)信号激励形式,宽频带的线性调频(Chirp)信号激励条件下获得的声指纹库质量明显更优。该研究为超声兰姆波触控屏声指纹库质量的优化提供了基础方法借鉴。

摘要： 为定量表征板状金属结构中的疲劳微裂纹扩展状态,采用非线性超声兰姆波静态分量方法,对含不同长度疲劳微裂纹的金属结构进行检测。实验采用低频超声换能器间接接收非线性兰姆波静态分量信号并进行时频域分析,获得非线性参数随微裂纹长度的变化趋势,并分析不同模式基频兰姆波生成的静态分量对疲劳微裂纹的敏感性。通过仿真模拟进一步分析非线性兰姆波静态分量的生成机制。结果表明:微裂纹的张开和闭合对兰姆波起调制作用,引起静态分量的生成;非线性参数随疲劳微裂纹扩展单调增加,S3和S1模式基频兰姆波生成静态分量的非线性参数分别增长到313%和201%;S3模式基频兰姆波生成的静态分量对疲劳微裂纹扩展相比S1模式更加敏感。该研究可证明采用非线性兰姆波静态分量方法检测金属结构疲劳微裂纹的有效性。

摘要： 金属薄板结构在加工制造和服役的过程中,通常会伴随着残余应力和外部应力,过大的应力会使薄板产生变形,严重影响整体结构的正常工作。应力状态的评价是判断工程构件是否安全和可靠的一项重要指标,超声应力检测法是一种有效的应力无损测量方法。针对超声应力测量技术对薄板结构应力灵敏度不高且研究较少的问题,提出了一种基于超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术。首先,基于Bloch-Floquet边界和域约束的有限元特征频率法,研究了兰姆波各高阶模态的声弹性效应,选取应力敏感的兰姆波模态。然后,搭建超声兰姆波应力测量系统,在特定频率激励A_(1)模态,并在均匀薄板中进行应力标定。最后,在非均匀薄板中进行应力检测,成功检测出薄板中不同位置的应力,且最大应力误差为15 MPa。结果表明,该文从理论和实验方面验证了超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术,可以实现金属板材中的应力准确测量。

摘要： 针对用基准信号和散射信号的差异来识别损伤会因实验环境的变化而造成损伤定位精度差的问题,提出了一种四点圆弧法结合时间反转聚焦原理的损伤定位检测方法,并通过仿真与实验分别进行了验证。首先分析了Lamb波的传播特性并推导了波动特征方程,用MATLAB进行了求解并绘制出频散曲线。然后利用ABAQUS来仿真Lamb波反转聚焦信号并得到时间延时,进而计算损伤位置到传感器的距离,再利用四点圆弧法进行损伤位置的定位。最后,为了验证仿真结果的准确性,对薄铝板中的损伤进行了实验验证。实验和仿真结果表明:该方法能简单有效的识别损伤位置,检测到的损伤位置最大误差率不超过3.7%,具有较高的定位精度,提高了铝板的损伤定位检测精度。

摘要： 针对超声阵列检测过程中兰姆波的频散和多模态特性带来的信号分析困难问题,提出了一种基于稀疏表示的兰姆波模态分离方法,并将其应用于金属板结构兰姆波模态分离中。根据S;和A;模态兰姆波在时域上的波形差异,研究S;、A;单模态字典和复合字典的构造方法,将待测信号在复合字典上进行稀疏分解,采用带相干性准则的最小角回归算法求解稀疏系数,从多模态信号中提取S;、A;单模态信号。将所提出的方法应用到仿真和实验信号分析中,结果表明,该方法可以很好地实现检测信号中单模态兰姆波信号的提取。研究工作有助于解决金属板结构中多模态兰姆波的模态分离问题。

摘要： 在航天航空领域,增材制造板状结构因其优异特性而得到广泛应用.但是增材制造结构件在制造或者使用过程中极有可能会产生不同类型的缺陷,从而造成安全隐患.本文基于兰姆波在平板中具有多个路径的传播形式,提出了一种利用二次到达波的缺陷无损检测方法,并应用于增材制造平板的缺陷定位.首先,根据兰姆波的频散特性确定激励信号的中心频率和模式.设计兰姆波在板中的多种传播路径,通过预先设置的压电片传感器接收二次到达波.通过波速和消耗时间来计算从传感器到缺陷的距离,以传感器为中心、以测得的传感器到缺陷的距离为半径做圆,进而利用两圆交点定位缺陷.本文使用增材制造聚乳酸(PLA)板进行数值仿真和实验,以验证该方法的有效性,结果表明本方法可快速简捷地对直径为1mm的通孔进行缺陷定位.研究工作对增材制造结构缺陷检测具有参考意义.

摘要： 为了检测电路板中的缺陷,利用有限元软件建立有限元模型,研究兰姆波与缺陷之间的相互作用。设置了四种不同板厚,依次激励汉宁窗调制的正弦波信号,提取接收信号波形参数,研究不同激励方式下不同模式在不同频厚积下的传播特性。通过设置表面缺陷和埋藏缺陷,研究超声兰姆波在缺陷处的模式转换现象,提出了在频厚积大于1MHz·mm时反对称A_(0)模式比对称S模式更适合进行缺陷检测,通过分析不同缺陷长度和宽度与反射波波峰幅值以及功率谱峰值之间的关系,在缺陷尺寸未知的情况下,可以根据时域波形的包络以及频谱推测缺陷的长度和宽度。

摘要： 航空金属薄板在加工时由于夹杂产生的气孔会随着使用过程中的拉伸和挤压而形成一种闭合型的分层缺陷。针对此类缺陷的检测,提出一种相控阵全聚焦成像算法与兰姆波检测结合的方法。首先从原理上分析并确定激励兰姆波的模态、频率及楔块的角度,其次对3 mm厚度不锈钢板中不同规格、形状的分层缺陷进行试验。结果表明:本研究方法能够对分层缺陷的轮廓成像;兰姆波易受缺陷上端面反射影响,导致缺陷下端面成像出现拖尾图像,且缺陷上端的定位定量精度要高于缺陷下端面;上端面缺陷的定位误差均在4%以内。

摘要： 基于智能车辆视觉传感器表面除水的需求,该文提出了一种利用压电换能器激励兰姆波以驱动液滴运动的装置,并建立了压电振子和弹性体平板的二维有限元模型。首先运用COMSOL Multiphysics仿真软件对自由边界条件下的压电振子进行频率分析,得到前4阶特征模态,第2阶模态具有最大的结构相对位移,其特征频率为谐振频率;然后对压电振子所激励的兰姆波在平板中的传播特性进行了分析。结果表明,兰姆波在板中出现明显的频散特性,并通过改变压电振子间隔激励A 0模态占主导的兰姆波,以提高液滴驱动效果。通过实验验证了兰姆波驱动液滴模型的可行性。

摘要： 介绍了锆合金薄板材兰姆波检测的原理、检测模式选择的方法,并以Zr-4合金为例,通过设计验证实验确定了最佳检测模式,解决了实际检测中模式不清的实际问题,规范了锆合金薄板材兰姆波探伤工艺,确保了检测效果。

摘要： 胶接复合板相对于单一板而言,综合了原有材料的优点,具有造价低、自重轻、比强度高等特点,近年来已被广泛应用于航天等领域.作为传递位移和应变的中介,界面特性必将在宏观上影响材料的力学行为.例如,为加强材料整体拉伸剪切强度和粘接抗拉强度,界面粘接层厚度必须控制在合理范围内:太厚则强度不够;太薄则缺胶.对于高精尖领域,为确保胶接复合板部件的使用安全以及避免后期的频繁替换,出厂前需进行批次一致性检测,因此针对不同批次产品界面特性的细微差异进行监测显得尤为重要.鉴于非线性兰姆波具有敏感性高且可检测结构内部的特点,本文拟就界面特性发生变化时对兰姆波非线性效应所产生的影响进行数值分析,其结果可为定征复合板界面特性的微小变化提供理论基础.

摘要： 在薄板侧面布置阵列传感器激发兰姆波,当传感器距离缺陷较近(称为近距离缺陷)时,缺陷引起的散射信号会与采集系统造成的非线性效应始波信号叠加在一起,利用直接捕获的全矩阵信号成像将会产生一个严重的背景噪声区域,从而导致缺陷无法识别.PotterJ.N.等引入了扩散场,将超声信号传输到有界介质中,在长时间传播后,通过多次散射和反射,得到一个近似均匀的声场,该声场为扩散场,利用扩散场信号反演出两点间的格林函数时域结构.本文采用铝板侧面激励,相控阵探头捕获兰姆波全矩阵数据,利用原全矩阵信号互相关恢复出两点间的格林函数响应,结合拓扑成像算法,实现近距离缺陷成像.

摘要： 因其对结构早期损伤具有较高的敏感性,兰姆波的二次谐波发生效应被广泛应用于评价固体材料的微损伤.然而,大部分研究都局限于假设损伤在材料中均匀分布,实际应用中的材料并非总是整体均匀地受外部载荷作用.因此微损伤在材料中的不均匀分布对兰姆波二次谐波发生效应的影响值得研究.Chillara等对该问题进行了有限元仿真分析,但其未进行相应的理论分析,且没有考虑未损伤部分的固有非线性.本文借鉴二阶微扰理论和模式展开方法，对含有微损伤层固体板中兰姆波的二次谐波发生效应开展理论和数值研究，讨论采用二次谐波发生效应表征固体板中微损伤层厚度变化的可行性。

摘要： 板中兰姆波后退模式具有能流速度方向和相速度方向相反的特性.在板的频散曲线中,相对于具有正群速度的前进波模式,后退波模式在频率上的存在范围较窄,模式段数量较少,且有一定的存在前提.后退波与前进波同时在板中形成,并且能够在空间上分离.因此,在前进波传播方向的反方向可探测到较为纯净的后退波.本文通过数值计算对板中后退波的存在进行了分析,采用动态光弹成像方法对后退波的形成,以及与前进波的分离进行了实验观测.应用后退波频率域峰值偏移对板厚进行测量,并进行了误差分析.此外,该方法亦可实现固定发射源位置,在一定距离内连续测厚.

摘要： 开发研制了有利于工程应用的便携式空气耦合超声波检测系统.此系统由高功能超声发射接收器、高信噪比带通滤波增幅器和手动扫描器组成.本文主要探讨了一种基于漏兰姆波检测模式的空气耦合超声波无损检测技术.首先介绍了空气耦合兰姆波的激发原理和检测方法,对兰姆波在钢板传播时向空气中泄漏过程中的反射率和透射率进行了测量.最后利用所开发研制的便携式空气耦合检测系统对钢板进行了实际检测,其检测结果与所加工的人工缺陷完全吻合,验证了此系统实际工程应用的可靠性.

摘要： 本文提出了一种新的裂纹定量评信和概率寿命评估预测方法.其中,通过兰姆波的三个信号特征量(归一化能量值,相变和相关系数)建立裂纹定量模型.裂纹检出概率模型被用来表征裂纹监测的可靠性并通过该模型导出当前裂纹的概率分布.另外考虑了疲劳裂纹扩展模型参数的不确定性,并通过贝叶斯估计和马尔科夫蒙特卡洛仿真计算其概率分布.综合几个不确定因素,得出了概率疲劳寿命.最后,通过真实铆接连接件的试验数据验证了所提出方法的有效性.

摘要： 本文提出一种用于研究电磁超声换能器(EMAT)激发超声兰姆波的模式展开分析方法，以有效激励出所需的单一模式的超声兰姆波信号。针对EMAT在金属板材中激发超声兰姆波的实际问题，推导出与EMAT曲折线圈的几何参数和激励信号频率密切相关的超声兰姆波模式展开系数的数学表达式，为严格分析EMAT的超声兰姆波激发问题奠定了理论基础。数值分析和实验验证了，在曲折线圈几何参数给定的条件下，激励信号频率的改变对EMAT所激发超声兰姆波模式所产生的影响。结果表明，通过适当调整激励信号频率，可相应地调整超声兰姆波模式展开系数的大小，实现EMAT激发单一超声兰姆波信号的目的。这一结果对于金属板材的超声兰姆波无损检测技术的研究工作，具有重要的实际意义。

摘要： 目前典型的全矩阵数据后处理方法有:基于虚拟聚焦的后处理算法和基于频域反演的后处理算法.超声换能器在检测近距离缺陷时,接收的响应包含仪器采集系统造成的非线性效应始波信号,会遮盖早期时间散射信号,利用直接捕获的全矩阵信号成像将会产生一个严重的背景噪声区域.Potter J.N.等引入了扩散场,将超声信号传输到有界介质中,在长时间后,通过多次散射和反射,得到一个近似均匀的声场,该声场为扩散场,利用扩散场信号反演出两点间的格林函数时域结构.本文采用铝板单侧激励,相控阵探头捕获扩散场兰姆波全矩阵数据,利用扩散场信号互相关恢复出两点间的格林函数响应,结合全聚焦成像算法,实现近距离缺陷成像.

摘要： 本文设计一种多频带声非对称单向传输器件,它由两个不同栅格常数的周期性栅格与双层金属平板组成,在0-1500kHz范围中,共存在4个单向传输频带.该效应来自于周期性栅格产生的衍射波与金属平板中兰姆波相互作用,具有多频带,宽带,结构简单易实现等优点,在超声器件设计方面具有一定的潜在应用.

摘要： 研究了AO模式平面波对板中盲孔缺陷的散射，分别采用Poissom-Kirchhoff和Poisson-Mindlin板理论求解散射场，给出了两种近似板理论在盲孔缺陷的边界条件，分析了不同孔径盲孔以及不同频率下SO和AO模式的位移远场散射方向图，并对两种方法的结果进行了比较，得出了一些有价值的结论。

摘要： 针对快速评价搭接焊缝力学性能的需求，本发明提供了一种通过快速测量搭接焊缝宽度的方法来评估焊缝质量，其特征在于：所述检测方法基于兰姆波在搭接焊缝上的透射波幅度与焊缝宽度的线性关系，利用兰姆波在搭接焊缝上的透射波幅度来测量搭接焊缝的宽度。

摘要： 本发明提供一种兰姆波谐振器及具备该兰姆波谐振器的滤波器和电子设备。该兰姆波谐振器包括：作为绝缘体的衬底；设置在所述衬底上的压电层；设置在所述压电层的上表面侧的多个上电极；以及设置在所述压电层的下表面侧的多个下电极，各个所述上电极至少有部分埋入所述压电层，各个所述下电极未埋入所述压电层，所述上电极埋入所述压电层的部分的厚度相对于所述上电极整体的厚度之比即埋入比例为60％以上。

摘要： 本申请公开了一种二维模态兰姆波谐振结构、包含其的兰姆波谐振器及其制备方法，该二维模态兰姆波谐振结构包括压电振动层，位于压电振动层上表面的梳齿电极，及位于压电振动层下表面的底部金属电极；所述压电振动层的两个横向边界均超出底部金属电极的两个横向边界，压电振动层每侧的横向边界超出该侧的底部金属电极的横向边界的距离用外延边界距离d表示，d为2‑2.1倍的电极周期间距p。本申请提供的二维模态兰姆波谐振结构以及包含其的兰姆波谐振器，通过优化设计压电振动层的两个横向边界超出底部金属电极的两个横向边界的距离，有效解耦了主模外其余的兰姆波振动模态，因此有效的抑制杂散模态，提升了谐振器性能。

摘要： 本发明的兰姆波谐振器包括：作为绝缘体的衬底；设置在所述衬底上的压电层；设置在所述压电层的上表面侧的多个上电极；以及设置在所述压电层的下表面侧的多个下电极，各个所述上电极至少有部分埋入所述压电层，各个所述下电极未埋入所述压电层，根据所述上电极整体的厚度，将所述上电极埋入所述压电层的部分的厚度相对于所述上电极整体的厚度之比即埋入比例设定为能够抑制兰姆波的寄生模式的埋入比例。

摘要： 本发明公开了一种用于检测管道内部复杂系统状况的机载瑞利波与兰姆波机器人。机器人通过双向无线链路，实现远程操控。同时，机器人可在管道内自主前进和后退，操作员在摄像机的辅助下查看管内的复杂情况。机器人配备多自由度机械臂，在机械臂执行末端配有瑞利波与兰姆波发射与接收阵列组件，其与管壁接触后，通过组件探头上的压电陶瓷在管壁上激发并接收兰姆波与瑞利波。机械臂可以旋转展开，将执行末端的探头延伸到管壁待检测处，例如放置在管道的环焊缝处，然后围绕焊缝旋转，以提供100％的焊缝检查。机器人获取的检测数据可以存储在车载计算机上并进行实时处理，分析出管道闭的瑕疵与裂缝情况，或传输到外部计算机以便进行大型的运算分析。

摘要： 本发明公开了基于瑞利波和兰姆波的微粒控制器件及其制备与控制方法。现有微流控平台对粒子Z轴的位移不可调节。本发明的压电基底一个侧面上设有基底叉指换能器、压电基板定位点和腔体壁，腔体壁置于压电基板定位点内沿，基底叉指换能器置于腔体壁外；压电顶盖的一个侧面上设有顶部叉指换能器和压电顶盖定位点，压电顶盖定位点位于顶部叉指换能器内侧；压电顶盖定位点与压电基板定位点对齐设置；压电顶盖、腔体壁和压电基底之间形成腔体。本发明在压电顶盖的叉指换能器上激励出兰姆波，压电基底的叉指换能器上激励出瑞利波，调节顶部和底部叉指换能器的驱动信号，控制腔体内Z方向的声压分布，最终实现控制微粒在XYZ平面上的确定性移动。

摘要： 本发明提供一种兰姆波谐振器及弹性波装置，所述兰姆波谐振器包括：支撑衬底；压电薄膜，形成于所述支撑衬底的上表面；叉指电极，形成于所述压电薄膜的上表面；高热导率薄膜，至少形成于所述叉指电极未覆盖的所述压电薄膜的上表面，及/或，形成于所述支撑衬底和所述压电薄膜之间；空气腔，形成于所述支撑衬底中，并使叉指电极所在区域的压电薄膜和高热导率薄膜悬空于所述支撑衬底上方。通过本发明提供的兰姆波谐振器及弹性波装置，解决了现有器件功率容量低的问题。

摘要： 本发明提供了一种基于兰姆波与瑞利波的机器人皮肤，包括微处理器，附着在机器人外壳上的兰姆波激发器与瑞利波激发器，兰姆波与瑞利波接收器，信号放大器和电源；所述微处理器通过控制电路发送扫频命令到兰姆波激发器与瑞利波激发器，激发器产生高频振动，在机器人外壳上形成兰姆波与瑞利波，即机器人皮肤；兰姆波与瑞利波接收器实时接收信号并把振动信号转化为电信号，信号由信号放大器后，发动到微处理器；当机器人与外界发生触碰时波形发生变化，微处理器通过模式识别算法，判断出是否发生触碰、发生触碰的位置以及触碰的方式；同时通过对波形变化的分析，可以判断出皮肤某处是否发生损伤以及某处温度与压力的变化。

摘要： 一种用于管道内部复杂系统状况检测与监控的机载瑞利波与兰姆波机器人。包括：多轴机械臂，瑞利波与兰姆波激发与接收阵列组件、喷水系统、机载计算机、数据采集器、控制器模块、电池组、车轮、车体框架、减震器、陀螺仪、环境传感器阵列、防水摄像机、动态力反馈系统、机载双向无线电发射与接收器。机器人通过双向无线链路，实现远程操控。机器人可在管道内自主前进和后退，操作员在摄像机的辅助下查看管内的复杂情况。机器人配备多自由度机械臂，在机械臂执行末端配有瑞利波与兰姆波发射与接收阵列组件，其与管壁接触后，通过组件探头上的压电陶瓷在管壁上激发并接收兰姆波与瑞利波。

摘要： 本实用新型提供一种结合激光冲击波和兰姆波的复合材料结合力在线快速检测装置，包括激励超声传感器、接收超声传感器、激光器、导光装置、传感器激励接收装置、计算机，其中，所述激励超声传感器和接收超声传感器通过导线分别与传感器激励接收装置连接，所述导光装置与激光器连接，所述激励超声传感器和接收超声传感器对称地设置在所述激光器的两边，且三者位于复合材料板的同一侧；在声波选择上，采用“层裂”敏感性更高的兰姆波对“层裂”进行扫查；在信号获取上，采用主动激励方式，极大提高检测信号纯净度，提取更多“层裂”特征信息。本实用新型有效地解决激光冲击波复合材料结合力检测过程信号干扰大、缺陷难识别问题。