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Multi-Order Mode Excitation and Separation of Ultrasonic Guided Waves in Rod Structures Using 2D-FFT

波数 频域 导波测试 时域 快速傅里叶变换 信号(编程语言) 超声波传感器 声学 激发 傅里叶变换 离散频域 光学 物理 计算机科学 数学 算法 数学分析 量子力学 计算机视觉 程序设计语言
作者
Gang Li,Jing Zhang,Jiaming Cheng,Kang Wang,Dong Yang,Yuan Yao
出处
期刊:Sensors [MDPI AG]
卷期号:23 (20): 8483-8483
标识
DOI:10.3390/s23208483
摘要

The ultrasonic guided wave technique is extensively used for nondestructive structural testing, and one of the key steps is to extract a single mode with certain purity from multi-order mixed modes. In this paper, the propagation of ultrasonic guided waves in the cylindrical rod is simulated first; the appropriate broadband excitation signal is selected to excite the multi-order modes in a specific frequency range; and the time–space signal containing multi-order modes is converted to the frequency-wavenumber domain signal by two-dimensional Fourier transform. In the frequency-wavenumber domain, the frequency-wavenumber ridge is extracted from the multi-mode frequency-wavenumber domain based on the dynamic programming method, and then the time-domain signal corresponding to a single mode can be reconstructed. By comparing the excited multi-order mode and the separated single mode with the theoretical results, it is observed that the two results are consistent. Thus, the employed mode-excitation method can accurately excite the multi-order modes in rod structures. Furthermore, the proposed method enables the separation of a single-mode wave with high purity, providing a foundation for future utilization of isolated modes.
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