车载复合材料储氢罐主动导波相控阵监测系统

摘要整理

针对氢能源汽车核心部件——IV/V型复合材料储氢罐在服役期间可能受损导致的安全隐患，本文提出了基于主动超声导波技术的在线结构健康监测（SHM）系统。该系统采用压电换能器线性相控阵对储氢罐结构进行周期性高分辨率扫描。系统硬件平台以Zynq为核心，配备16通道同步采样模拟前端，实现全矩阵采集数据获取和全聚焦成像方法。研究重点分析了非色散剪切水平波相比传统Lamb波在各向异性曲面结构中的优势与挑战，确定了采用剪切模式压电陶瓷（PZT）换能器作为传感器的技术路线。通过对比分析，剪切水平波在各向异性复合材料中具有更好的模态稳定性和穿透性，能够有效降低色散效应对缺陷识别的影响。系统集成了高精度信号处理算法和自适应成像技术，可在复杂车载环境下工作。研究旨在为开发适应复杂车载环境、实现储氢罐早期缺陷精准成像的智能监测系统提供完整的技术路线和解决方案，对保障氢能源汽车安全运行具有重要意义。

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