微弱及複雜敲擊回音之分析

Abstract

本研究主旨在於利用一個有效的訊號處理方法，以檢測隱藏於敲擊回音訊號中的微弱訊號，或複雜的幾何情況造成回傳的應力波互相干擾，以期提升敲擊回音法的極限，有效提升工程品質。 黃鍔院士所提出的訊號處理方法是利用經驗模態分解法將原訊號內的各本質模態函數析出，林佳慶[14]率先利用此法將敲擊回音訊號進行經驗模態分解，再對本質模態函數進行快速傅立葉轉換，結果顯示，此法能得到更清楚且具物理意義的頻譜。 本研究先以有限元素軟體模擬四種狀況的孔洞，分別為1. 孔洞直徑4cm，8cm，12cm，保護層深度皆為6cm。2. 孔洞直徑6cm，保護層深度分別為12cm、18cm、24cm。3. 兩孔洞間距小。4. 孔洞上方有鋼筋干擾。最後進行模型試驗。經由數值算例和模型試驗分析比較，此法確實有效的提取出隱藏於敲擊回音內微弱及複雜的訊號，或是互相干擾的應力波。而且由回音訊號的傅立葉頻譜發現，孔洞的回音訊號大都具有數個大小相似的尖峰群。 配合短時傅利葉轉換，可觀察各本質模態函數的時頻分布，即可判斷出各本質模態函數所代表的物理意義。其中表面波能量消散最快；內部缺陷回音訊號能量消散次之；模態振動能量最大，消散最慢。