基于石英陶瓷传感器对各向同性板面冲击到达时间估计方法的评估
信号处理
2026-05-13 v1
摘要
本工作描述并评估了用于各向同性板状结构冲击到达时间（Time-of-Arrival, TOA）估计的不同方法。所考虑的方法包括阈值跨越（TC）、连续小波变换（CWT）、短/长期平均（SLA）、修改能量比（MER）和 Akaike 信息准则（AIC）。系统性地调查了这些方法的优势、局限性以及对特定参数的灵敏度。评估基于来自瞬态有限元仿真的合成数据，这些数据经实验校准以考虑激励和色散特征。冲击波通过与板面粘接的石英陶瓷贴片传感器进行监测，鲁棒性评估包括位置和力度特征变化的冲击，以及考虑实际测量条件的噪声污染传感器信号。结果表明，所有方法都能够检测基本的琴波模式，几乎所有方法在无噪声条件下都能捕获对称模式和反对称模式的到达。特别是，噪声主要损害最早的对称模式到达，而通过合适的预处理或时频分析，仍可获得有意义的反对称模式TOA估计。此外，本研究对所评估的TOA估计方法做出了新的贡献，包括在CWT框架内的频域阈值跨越，该方法提高了TOA估计的鲁棒性和准确性，以及考虑AIC中的局部极小值，这一做法对于检测基本对称模式的TOA有效。除了这些发现之外，本研究提供了针对每种评估方法的具体特征的实用指南和见解，支持准确可靠的TOA估计，用于冲击定位等应用。
引用
@article{arxiv.2605.11763,
title = {Assessment of Time-of-Arrival Estimation Methods for Impact Detection in Isotropic Plates using Piezoceramic Sensors},
author = {Lukas Grasboeck and Alexander Humer and Ayech Benjeddou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.11763},
year = {2026}
}