14、结构损伤与故障检测策略解析

结构损伤与故障检测策略解析

在工程领域，结构的损伤和故障检测至关重要，它关乎着设备的安全运行和使用寿命。本文将介绍一种基于主成分分析（PCA）和统计假设检验的故障检测策略，该策略可应用于实验装置和模拟风力涡轮机。

1. 实验设置与参考风力涡轮机

1.1 实验装置

为了验证损伤检测策略，使用了一个小铝板（25cm × 25cm × 0.2cm）进行实验。铝板通过两根弹性绳悬挂在金属框架中，以隔离环境噪声并消除边界条件。铝板表面附着了四个压电换能器圆盘（PZT），每个PZT既可以作为执行器产生机械振动（薄板中的兰姆波），也可以作为传感器检测时变机械响应数据。

在实验阶段，每次只使用一个PZT作为执行器激励铝板，其余作为传感器记录动态响应。对健康结构进行了100次实验，其中50次用于基线（BL），50次用于测试（Un）。此外，通过在不同位置添加不同质量模拟了九种损伤（D1 - D9），每种损伤进行50次实验，共450次实验。激励信号是一个由汉明窗调制的112 KHz正弦信号。

实验类型	实验次数
基线（BL）	50
测试（Un）	50
损伤（D1 - D9）	每种损伤50次，共450次

1.2