Niniejsza rozprawa dotyczy metod badań nieniszczących i monitorowania stanu konstrukcji wykonanych z cienkich płyt z zastosowaniem ultradźwiękowych fal Lamba. W pierwszej części pracy poruszono problem dyspersyjnej i wielo-modowej natury tych fal, przedstawiając podejścia pozwalające na eksperymentalne wyznaczanie charakterystyki dyspersyjnej.
Następnie, przedstawiono obrazowanie struktur płytowych z zastosowaniem wieloelementowych przetworników. W pracy porównano różne podejścia do ogniskowania fal: aktywną metodę phased array oraz podejście wykorzystujące syntetyczne ogniskowanie.
W kolejnej części poruszono jeden z najważniejszych problemów w aplikacjach SHM, czyli wpływ temperatury na propagację fal. Jako rozwiązanie tego problemu zaproponowano nową metodę kompensacji tego zjawiska, opartą o faz e chwilową sygnałów. Działanie tej metody porównano z innymi podejściami, pokazując jej wyższą skuteczność.
Ostatni temat zaprezentowany w pracy dotyczy nieniszczących badań paneli kompozytowych z zastosowaniem przetworników wykorzystujących powietrze jako medium sprzęgające. W rozdziale zaprezentowano wyniki eksperymentów, otrzymanych przy pomocy mechanicznego skanera. Pozwoliło to na zilustrowanie interakcji różnych, selektywnie wzbudzanych modów fal Lamba z różnymi typami defektów Na podstawie tych doświadczeń zaproponowano metodę detekcji i lokalizacji uszkodzeń w oparciu o analizę tłumienia fali.
This thesis is concerned with NDT and SHM applied to plane-like structures based on the use of ultrasonic Lamb waves. The first part of the thesis deals with the dispersive and multi-modal nature of these waves, providing methods that can be used for experimental evaluation of dispersion characteristics.
Next, imaging of planar structures, by means of transducer arrays is outlined, and active and synthetic focusing techniques are compared. Furthermore, a coarray framework for effective design of sparse array apertures is presented. The following Chapter is concerned with algorithms capable of self-focusing wave energy at the scatterers' location. The self-focusing technique and its proposed extension are outlined in details. Both simulated and experimental results are provided. In the next part of the thesis, one of the most important problems with monitoring applications, i.e., temperature influence on the waves' signals, is addressed. A new compensation method, based on instantaneous phase of the signals is proposed. The new technique is compared to other approaches using experimental data revealing superior performance.
The final study presented in the thesis is devoted to NDT of composite panels by means of air-coupled ultrasound techniques. Experimental results obtained using a precise mechanical scanner are outlined. The interaction of various selectively excited Lamb modes with different types of defects is illustrated in the form of B-scan images. Finally, a method for damage detection and localization based on wave attenuation is proposed.
