摘 要：目前，在结构健康监测的研究中，针对真实裂纹等小尺寸损伤的实时在线监测是 一个难点。针对真实结构中的裂纹等小尺寸损伤的扩展，利用声发射技术在线监测碳纤维 复合材料试件在静力拉伸实验中的损伤扩展，进行了实时在线监测方法的研究。设计基于 声发射技术的板材结构健康监测系统，由碳纤维复合材料试件、电荷放大器、数据采集卡、 计算机组成。通过对电荷放大器电路的深入研究,提出了一种用集成运放 TL081 取代大量 分立元件的电荷放大器的设计方案,设计开发出集成度高、体积小、性价比高的新型电荷 放大器。通过仿真实验证实了该电荷放大器的可行性，并通过数据采集卡的转换说明了该 设计的正确。91782

毕业论文关键词:结构健康监测，声发射，裂纹扩展，复合材料，电荷放大器。

Abstract：At present, in the research of structural health monitoring, it is difficult to monitor the real-time damage of small size, such as real crack。 For expanding the real structure in the small size of crack damage, launching technology of on-line monitoring of carbon fiber composite specimens under static tensile experiment of the damage propagation is studied using acoustic, real-time online monitoring method。 The paper designs the structure health monitoring system based on acoustic emission technology, which is composed of carbon fiber composite material, charge amplifier, data acquisition card and computer。 Through in-depth research on the charge

amplifier, the paper proposed a design scheme for the integrated operational amplifier TL081 to replace a large number of discrete components of the charge amplifier, designed and developed a new charge amplifier with high integration, small volume, high price。 The feasibility of the charge amplifier is verified by simulation。 The correctness of the design is proved by the data acquisition card。

Keywords: structural health monitoring, acoustic emission, crack propagation, composite。

目录

1。前言 4

1。1 结构健康监测的概念 4

1。2 结构健康监测的研究内容、方法和应用前景 5

1。2。1 结构健康监测的分类 5

1。2。2 结构健康监测技术中的传感器技术 5

1。2。3 信号处理和分析技术 6

1。2。4 建模和分析技术 7

1。2。5 结构健康监测的应用领域和前景 7

2。碳纤维复合材料的板材结构健康监测技术 8

2。1 声发射技术 8

2。1。1 声发射概述 9

2。1。2 声发射的监测方法 9

2。2 基于声发射技术的碳纤维复合材料健康监测 10

3。 实验验证系统设计 11

3。1 实验系统研究框图 11

3。2 碳纤维复合材料的设计 12

3。3 电荷放大器的设计 13

3。3。1 电荷放大器的原理 13

3。3。2 电荷放大器的设计方法 14

3。3。3 仿真与结果分析 16

3。4 数据采集模块设计 16

3。4。1 数据采集卡的选择