基于声发射信号信息熵的木材损伤断裂过程研究

编号 zgly0001742492

文献类型 期刊论文

文献题名 基于声发射信号信息熵的木材损伤断裂过程研究

作者 丁锐  罗蕊寒  方赛银  赖菲  李明 

作者单位 西南林业大学机械与交通学院  安徽工程大学高端装备先进感知与智能控制教育部重点实验室  安徽工程大学电气工程学院 

母体文献 西北林学院学报 

年卷期 2022,37(5)

页码 210-217

年份 2022 

分类号 S781.38 

关键词 木材  三点弯曲  损伤断裂  AE活动数  信息熵 

文摘内容 为获得木材在弯曲破坏过程中的声发射(acoustic emission,AE)信号特征,从AE信号的随机性出发,利用AE信号信息熵辨识木材的损伤过程,并研究木材在不同损伤断裂水平下的AE信号分布特性。首先,对气干状态的榉木和樟子松试件进行三点弯曲试验,并通过谐振频率为150 kHz的AE传感器采集原始AE信号,采样频率设置为500 kHz。然后,采用小波变换重构AE信号波形,依据无AE发生时的信号幅值确定AE阈值,统计每秒内超过阈值的次数并作为AE活动计数,再以活动计数为随机变量定义AE信息熵。最后,依据信息熵值确定应变能释放的转折点,并结合三点弯曲试验的载荷-时间曲线,将木材损伤断裂过程划分为线性变形、非线性变形、宏观断裂3个阶段。以10 ms为间隔分析并统计AE信号的频率,获得木材弯曲破坏过程的AE信号频率分布情况,从而揭示不同损伤阶段的AE信号特征。结果表明,线性变形阶段,AE信号表现为低幅值、低频率,主要集中在30-55 kHz频段内;非线性变形和宏观断裂阶段,AE信号中既存在大量的30-55 kHz低频信号成分,又存在100-110 kHz和115-130 kHz的高频信号。研究提出的基于AE活动数信息熵能够准确反映应变能释放的集中程度,为木材损伤断裂水平评价提供了客观依据。