Nonlinear spectral correlation for fatigue crack detection under noisy environments

هنگامی که امواج التراسونیک در دو فرکانس مجزا به یک ساختار با یک خستگی اعمال می شود، غیر خطی ناشی از ترک باعث ایجاد تغییرات فراصوتی غیرخطی در مجموع و تفاوت دو فرکانس ورودی می شود. دامنه اجزای مدولاسیون غیرخطی معمولا یک یا دو مرتبه کوچکتر از اجزای خطی اولیه است. بنابراین، اجزای مدولاسیون می توانند به راحتی در سطح سر و صدا به خاک سپرده شوند و با استفاده از تابع چگالی طیفی متعارف، اجزای غلایی مولکول را در محیط های پر سر و صدا استخراج می کنند. در این مطالعه، همبستگی طیفی غیر خطی، که محاسبه همبستگی طیفی بین مولفه های مدولاسیون غیرخطی، برای جداسازی اجزای مدولاسیون غیرخطی از محیط های پر سر و صدا و برای تشخیص ترک خستگی پیشنهاد شده است. همبستگی طیفی غیر خطی پیشنهاد شده مزایای زیر را ارائه می دهد: (1) نویز های ثابت تاثیر کمی بر همبستگی طیفی غیر خطی دارند؛ (2) با استفاده از یک ورودی با فرکانس پهنای باند و یک ورودی فرکانس پایین، کنتراست همبستگی طیفی غیر خطی بین آسیب و شرایط نامساعد می تواند افزایش یابد؛ و (3) بهره وری آزمون نیز می تواند از طریق کاهش زمان جمع آوری داده ها بهبود یابد. آزمون های اعتبار سنجی بر روی صفحات آلومینیومی و شفت فولادی مقیاس شده با ترک های واقعی خستگی انجام می شود. نتایج تجربی نشان می دهد که همبستگی طیفی غیر خطی پیشنهاد شده دارای حساسیت بالایی نسبت به کرنش خستگی نسبت به ضریب غیر خطی کلاسیک محاسبه شده از عملکرد چگالی طیفی است و استفاده از همبستگی طیفی غیر خطی امکان تشخیص کرک خستگی را حتی با استفاده از مبدل های هوایی بدون تماس با یک نسبت سیگنال به نویز کم.