飞机设计小波分析在飞机复合材料结构智能敲击检测.pdf

第30卷第5期飞机设计Vol.30No.5
第5期2010年10月飞AIRCRAFT机设DESIGN计Oct201020

文章编号：1673-4599（2010）05-0020-03

小波分析在飞机复合材料结构智能
敲击检测中的应用研究

冯康军，李艳军

（南京航空航天大学民航学院,江苏南京210016）

摘要：介绍了一种民用飞机复合材料智能敲击检测系统的设计原理。在MATLAB环境下对敲击信号进行小波
分解和去噪，通过对比选取不同的小波函数和阈值时得到的去噪结果，选取最优的小波函数和阈值进行分解和
去噪，获得了较好的信号波形，验证了智能敲击检测系统对分层和裂纹两类复合材料主要损伤的辨识能力，同
时提高了智能敲击检测系统的精度。

关键词：飞机；复合材料结构；敲击检测；小波分析

中图分类号：TN911.71文献标识码：A

TheAppliedResearchofWaveletAnalysisonIntelligentCoin-tapTest
SystemofAirplaneCompositeStructure

FENGKang-jun,LIYan-jun
(CollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,
Nanjing210016,China)

Abstract:Thispaperintroducesdesignprincipleofanintelligentcoin-taptestsystemofaircraft
compositestructure.Weusewaveletdecompositionandde-noisingtoprocessCoin-tapsignalsunder
theenvironmentofMATLAB,contrasttheresultofdifferentwaveletfunctionsandthresholdvalues,
selectthebestwaveletfunctionandthresholdvaluetoprocesstheCoin-tapsignals,andgetthebetter

signalwaveform,Which.validatethedistinguishfunctionoftheIntelligentCoin-tapTestSystemto
laminationandcrackofairplanecompositestructure,andimprovestestprecision.

Keywords:aircraft;compositestructure;intelligentcoin-taptest;waveletanalysis

飞机的设计和制造一直与性能优异的材料用日益广泛，继铝、钢、钛之后已迅速成为四大
紧密联系。复合材料具有可设计性强、疲劳性能航空材料之一。复合材料常用的无损检测方法包

好、耐腐蚀和便于大面积整体成型等优点。最新括渗透检测法、射线检测法、红外无损检测法、
面世的超大型飞机A380，复合材料的比重已达超声检查法和敲击法等。敲击法很适用于大型复

23%，其首架飞机每位乘客的百千米油耗不到3L，合材料结构的现场检测。信号的提取和处理一直

而A350的百千米油耗预计只有2.5L/人，几乎可以是复合材料无损检测敲击法的核心环节。因此，

跟现在的小汽车媲美。因此在航空航天领域的应提高和改进敲击振动信号分析处理能力是目前研

收稿日期：2009-12-12；修订日期：2010-07-18

21冯康军等：小波分析在飞机复合材料结构智能敲击检测中的应用研究第30卷

究和应用的热点之一[1]。低（约0.2m/s），撞击头的质量约为90g，因此，撞
击能量很低，不足以使复合材料结构产生损伤。
1敲击检测系统介绍
2小波分析理论
1.1敲击检测原理
传统的敲击检测法是对器械的零部件进行粗小波的定义为：一种特殊的长度有限、均值
略的检测。检测者用硬币、小锤等工具对被测件为0的波形函数。小波函数具有两个特点：一是在
进行适力的敲击，当被测件内部存在损伤或联接时域内具有紧支集；二是具有正负交替的“波动
松动时，被测件的固有物理特性发生变化，与之性”,也即是直流分量为0。小波变换在本质上就
对应，发出的“声音”也随之发生变化，检测者是将信号分解成一系列小波函数的叠加[4]。
根据听到的声音对被测件的损伤状况做出判断。小波分析是当前应用数学在工程学科中一个
现代数字敲击无损检测是利用加速度传感器迅速发展和应用的新领域，具有显著的优点。与
采集被测件的振动特征，通过信号的分析处理，对Fourier变换相比，小波变换是空间(时间)和频率的
被测件