[发明专利]一种导波信号调理器

说明书

本发明提供一种导波信号调理器，所述导波信号调理器包括通讯模块，逻辑译码模块，所述逻辑译码模块的输入端通过所述通讯模块与用户上位机连接；依次连接的动载荷影响抑制模块、第一程控电压放大模块、有源高通滤波模块、有源低通滤波模块及第二程控电压放大模块；串扰抑制模块，包括第一串扰抑制单元，该第一串扰抑制单元设置于所述有源低通滤波模块与所述第二程控电压放大模块之间；所述逻辑译码模块的输出端分别与所述第一程控电压放大模块、所述第二程控电压放大模块及所述串扰抑制模块连接。该导波信号调理器适用于动载荷环境下复杂结构的导波响应信号调理，能够显著提高导波响应信号的信噪比，能够明显提高后续结构损伤诊断的准确性。

技术领域

本发明涉及航空航天智能结构与健康监测技术领域，特别涉及一种导波信号调理器。

背景技术

结构健康监测技术在航空领域中应用时是利用集成在飞行器结构中的先进传感/驱动元件，在线实时获取与飞行器结构健康状态相关的信息，结合先进的信号信息处理方法，提取结构损伤特征参数，识别结构状态(包括损伤)，并对结构的不安全因素在早期就加以控制以消除安全隐患，从而实现飞行器结构的自诊断，自修复保证结构的安全和降低维护费用。在众多的结构健康监测技术中，基于导波的结构健康监测技术具有监测距离远、监测面积大、能够实现区域监测、对结构的小损伤敏感等优点，是一种很有应用前景的结构健康监测技术，其主要是通过高频率高幅值的导波电压信号激励结构上的驱动元件，并在传感元件上采集导波响应信号，再使用先进的损伤成像算法来判别结构上的损伤。

但在航空结构上应用基于导波的结构健康监测技术时，导波在复杂航空结构中传播时能量衰减很快，此时采集到的导波响应信号幅值往往非常微弱，还夹杂着外部环境带来的高频或低频噪声信号，导致导波响应信号信噪比较低，用于结构损伤诊断时其准确性就会严重下降，无法准确监测到飞行器结构上的损伤，给飞机的正常运行带来安全隐患，因此需要导波信号调理器来对导波响应信号进行放大、滤波，提升导波响应信号的信噪比，此时经过导波信号调理器后的调理信号再用于结构损伤诊断，可以显著提升结构损伤诊断的准确性。

然而，现有的常规的电荷放大器或电压放大器导波信号调理器，包含电压放大和带通滤波功能，采用高增益带宽积、高输入阻抗的运算放大器来实现电压放大电路和滤波电路，能够用于一些薄平板结构的准静态环境实验，在模拟航空结构动载荷环境实验时，由于动载荷的影响，此时压电传感器不仅会输出高频率低幅值的导波响应信号，同时还会耦合着与动载荷相同频率的高幅值低频率电压信号，压电传感器最终输出信号的幅值往往大于导波信号调理器允许的最大输入电压量程，致使部分波段信号截止饱和，在经过信号调理器内部的有源高通滤波器时这些波段信号将被滤去，导致这些波段上的高频导波响应信号丢失，最终经过导波信号调理器输出的调理信号不连续，无法用于结构损伤判别。另外，现有的导波信号调理器不能抑制动载荷的影响，也不能在导波响应信号高增益放大过程中抑制串扰信号的幅值，无法满足复杂航空结构动载荷环境的结构健康监测技术要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种导波信号调理器，用于解决现有技术中导波信号调理器无法满足复杂航空结构动载荷环境结构健康监测的要求的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种导波信号调理器，导波信号调理器包括：

通讯模块；

逻辑译码模块，所述逻辑译码模块的输入端通过所述通讯模块与用户上位机连接；

依次连接的动载荷影响抑制模块、第一程控电压放大模块、有源高通滤波模块、有源低通滤波模块及第二程控电压放大模块；

串扰抑制模块，包括第一串扰抑制单元，该第一串扰抑制单元设置于所述有源低通滤波模块与所述第二程控电压放大模块之间；