Page 119 - 《应用声学》2024年第6期
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第 43 卷 第 6 期 徐统等： 基于兰姆波的平板频分复用数据传输系统研究 1295
Zhang Haiyan, Ma Shiwei, Feng Guorui, et al. Probability
3 结论 damage imaging in Lamb wave structural health monitor-
ing[J]. Acta Acustica, 2012, 37(4): 401–407.
本文构建了兰姆波频分复用激励信号设计模 [2] 范佳伟, 李光海, 王强. 铝板裂纹缺陷兰姆波阵列瞬时相位包
型，研究了平板中频分复用方式传输数据方法。通 络成像及补偿 [J]. 应用声学, 2019, 38(6): 993–998.
Fan Jiawei, Li Guanghai, Wang Qiang. Instantaneous
过实验测试得到了压电片扫频曲线，基于此设计了
phase envelope imaging and compensation in aluminum
兰姆波激励信号调制和解调方案，开展了传输两位 plate using array of Lamb waves[J]. Journal of Applied
信息的兰姆波通信实验，讨论了兰姆波不同模态波 Acoustics, 2019, 38(6): 993–998.
[3] Primerano R A. High bit-rate digital communication
包信号混叠对兰姆波声通信的影响。得到的主要结
through metal channels[D]. Philadelphia: Drexel Univer-
论如下： sity, 2010.
(1) 构建了兰姆波直达波 S 0 模态波包和 A 0 模 [4] Jin Y, Ying Y, Zhao D. Data communications using
态波包分离时的平板频分复用激励信号模型，通过 guided elastic waves by time reversal pulse position mod-
ulation: experimental study[J]. Sensors, 2013, 13(7):
输入平板材料参数、平板长度和压电片位置信息及 8352–8376.
扫频曲线等信息，得到频分复用激励信号时长以及 [5] 曾腾, 李宇, 张春华. 可重编程正交频分复用水声调制解调技
子载波中心频率和数目等信息，为频分复用激励信 术进展 [J]. 应用声学, 2018, 37(6): 963–970.
Zeng Teng, Li Yu, Zhang Chunhua. The technical
号的设计提供了理论支持。
progress of orthogonal frequency division multiplexing
(2) 使用格兹尔算法可以快速得到信号频谱中 reconfigurable and reprogrammable underwater acoustic
的幅度信息，再通过压电片扫频曲线进行补偿，结合 modems[J]. Journal of Applied Acoustics, 2018, 37(6):
963–970.
频谱幅度阈值与信号能量阈值，可以有效地解调出
[6] 马璐, 李梦瑶, 刘凇佐, 等. 多波束分集深海远程正交频分复
所传输的信息。 用水声通信 [J]. 声学学报, 2022, 47(5): 579–590.
(3) 在平板频分复用兰姆波通信系统中，接收 Ma Lu, Li Mengyao, Liu Songzuo, et al. A multi-beam
兰姆波信号出现直达波波包模态混叠时，子载波主 space diversity method for long-range underwater acoustic
OFDM communication in deep water[J]. Acta Acustica,
瓣频率内的子载波信号幅度和能量的最大值分别 2022, 47(5): 579–590.
可达3.4 × 10 −3 V和1.909 × 10 −1 J，子载波间的幅 [7] Kexel C, Maetz T, Malzer M, et al. Digital commu-
度比值为 1.7，相应的能量差值为 2.2 × 10 −2 J，在 nication across orthotropic composite components us-
ing guided waves[J]. Composite Structures, 2019, 209:
兰姆波不同模态波包混叠情况中，载波间的差值最 481–489.
小，有利于传输数据的解调；接收兰姆波信号出现 [8] 徐云飞, 孙永顺, 丁晓喜, 等. 基于 Lamb 波的数据传输与缺
直达波 A 0 模态波包和反射波 S 0 模态波包混叠时， 陷检测同步实现方法 [J]. 仪器仪表学报, 2022, 43(3): 24–31.
Xu Yunfei, Sun Yongshun, Ding Xiaoxi, et al. A syn-
子载波主瓣频率内的子载波信号幅度和能量的最
chronous implementation method of data transmission
大值可达4.8 × 10 −3 V和2.604 × 10 −1 J，子载波间 and defect detection based on Lamb waves[J]. Chinese
信号幅度间的比值为 2.29，相应的信号能量差值为 Journal of Scientific Instrument, 2022, 43(3): 24–31.
[9] De Marchi L, Marzani A, Moll J, et al. A pulse coding and
−1
1.128×10 J，在兰姆波不同模态波包混叠情况中，
decoding strategy to perform Lamb wave inspections using
载波间的差值最大，影响传输数据的解调。 simultaneously multiple actuators[J]. Mechanical Systems
本文主要探讨了单次传输情况下兰姆波频分 and Signal Processing, 2017, 91: 111–121.
复用信号的调制与解调方法。下一步的工作将对连 [10] Kexel C, Mäzer M, Moll J. Guided wave based acoustic
communications in structural health monitoring systems
续传输模式下兰姆波频分复用信号的调制和解调 in the presence of structural defects[C]//2018 IEEE Inter-
方法进行研究，以进一步提升兰姆波通信系统的传 national Symposium on Circuits and Systems (ISCAS).
输效率和通信质量。 IEEE, 2018: 1–4.
[11] Moll J, de Marchi L, Marzani A. Transducer-to-transducer
communication in guided wave based structural health
monitoring[C]//Non-Destructive Testing, 19th World
参 考 文 献
Conf, 2016: 1–8.
[12] De Marchi L, Marzani A, Moll J. Ultrasonic guided waves
[1] 张海燕, 马世伟, 冯国瑞, 等. 兰姆波结构健康监测中的概率 communications in smart materials: the case of tapered
损伤成像 [J]. 声学学报, 2012, 37(4): 401–407. waveguides[C]//Structural Health Monitoring, 8th Euro-
