【摘 要】
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碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）因其具有质量轻、抗疲劳、易加工成型等特点,被广泛应用于多个领域。但其在生产和使用过程中容易出现疲劳或结构损伤,存在极大的安全隐患。因此,采用行之有效的无损检测技术,对其生命周期中的安全性进行检测,具有重要意义。频差电阻抗层析成像（frequency-difference electrical impeda
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:基于电阻抗成像的CFRP层压板结构健康检测方法研究（61871379）； 天津市教委科研计划项目:基于多频电阻抗成像的CFRP层合板无损检测方法研究（2020KJ012）；
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碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）因其具有质量轻、抗疲劳、易加工成型等特点,被广泛应用于多个领域。但其在生产和使用过程中容易出现疲劳或结构损伤,存在极大的安全隐患。因此,采用行之有效的无损检测技术,对其生命周期中的安全性进行检测,具有重要意义。频差电阻抗层析成像（frequency-difference electrical impedance tomography,fd-EIT）不仅具有时差电阻抗层析成像（time-difference electrical impedance tomography,td-EIT）成本低、无辐射、易便携等优点,还能获得更加丰富的阻抗信息,具有获得更好的灵敏度和更低的功率需求的潜力,拥有良好的应用前景。本文开展基于频差EIT对CFRP层压板无损检测技术研究,主要研究内容如下:（1）在CFRP层压板损伤检测中引入频差EIT方法,需要深入了解CFRP层压板在不同频率激励下的阻抗响应,但关于这些信息的研究还比较少。本文研究了不同铺层的层压板及其结构损伤在较宽频率下的电阻抗响应,在不同铺层层压板上分别设置了两种典型损伤进行实验。阐明了不同CFRP铺层的电流频率、结构损伤和阻抗特性之间的关系,为后续频差EIT的研究奠定了理论基础。（2）对于常规正则化算法难以进行频差EIT成像问题,结合Landweber算法重建速度快、稳定性高和L1正则化算法稀疏性较强的特点。提出一种Landweber-L1算法,该算法能够对频差EIT进行初步的图像重建。通过损伤建模仿真验证了该算法的有效性。（3）引入频差EIT方法,采用在CFRP板材侧边均匀放置电极的传感器模型,在此基础上分析比较了六种激励模式。用有限元软件构建三种CFRP层压板典型结构损伤模型,使用多个评价指标从测量数据和图像重建效果等角度对几种激励方式进行评估。结果表明,间1激励模式综合表现较优,为频差EIT的研究提供了参考。
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