2.3 计算机软件设计

　　计算机软件主要实现信号发生控制、数据采集、数据处理、健康状态判断四种功能。信号发生控制是控制信号发生器发出激励信号，激励信号可以通过界面进行设定，如设定频率，幅值等信息；数据采集是获得Lamb波响应信号，采用外部触发模式实现，当信号的幅值超过预定阈值时启动采样程序，采集信号的采样率可调，本文采用10MHz采样率；数据处理主要是对Lamb波响应信号进行滤波、存储等处理，采用均值滤波法，对多次采集的数据进行加和取均值，可以很好的滤除随机噪声；健康状态判断主要是根据处理完的Lamb波响应信号判断被测物体是否有损伤，健康状态判断采用差值法，将处理完成的响应信号与原始无损信号进行差值处理，当结果大于预定阈值时可以判断盆式绝缘子出现损伤。本文软件使用LabVIEW设计，采用图形化的用户界面，检测人员可通过该软件界面选择激励传感通道、调整采样频率和采样点、存储波形、做差值运算等。

　　3 实验及数据分析

　　由于响应信号与激励信号的中心频率及压电陶瓷片的谐振频率直接相关，因此本文进行了一下实验：

　　（1）激励信号的中心频率实验，通过实验选择最佳的激励信号频率；

　　（2）压电陶瓷片的谐振频率实验，通过实验选择最佳的压电陶瓷片。在选定的激励信

　　号和谐振频率压电元件后，进行了有损信号之间、无损信号之间、有损信号与无损信号之间的差值对比实验，验证本文提出的监测方法的可行性。

　　3.1 激励信号选择实验

　　激励信号应根据被测对象材料、厚度等因素进行选择，激励信号参数包括信号中心频率、幅值等，可以通过仿真、实验两种方式选择合适的激励信号[7-8]。

　　本文通过实验方法选择适合盆式绝缘子监测的激励信号。实验中对同一尺寸压电陶瓷片分别施以不同中心频率的激励信号，得到了在待测绝缘子无损伤和受损伤两种情况下的检测结果。对绝缘子损伤前后响应信号波形的峰峰值进行记录，表1为部分实验结果。

　　实验过程中由于激励信号传输线和响应信号传输线距离很近，且激励信号频率较高[9-10]，所以激励信号会不可避免的耦合到检测波形中去，即产生串扰信号，在进行分析时需要将串扰信号去掉。串扰信号如图4所示，图4中下面为激励信号，上面为响应信号，两种信号为同步采样得到，可见激励信号与串扰信号是同时产生，而真正的响应信号比激励信号稍微有时间延迟，因为响应信号需要在被测物体内传播一段时间才能得到，因此有时间延迟。

　　通过比较表1不同中心频率的激励信号所得到的响应信号，可以看出在中心频率为100kHz时，响应信号的波形幅值最大，最易观测；且损伤前后其信号峰峰值之差相对稳定，受外界环境影响较小。所以本文以下实验中均选用中心频率为100kHz的信号作为激励信号。