基于时差法的复杂转子系统声发射源定位算法

在复杂转子系统的碰摩声发射源定位中,常规的广义互相关时延估计算法难以得到准确的时延值,进而无法进行准确定位。针对这一问题,引入基于平滑相干变换(Smoothed Coherence Transform, SCOT)的双加权二次互相关时延估计算法,计算声发射源信号的到达时间差;再利用Hilbere差值法对相关峰值进行锐化,减小在碰摩过程中噪声的干扰,以获得较为精确的时延估计结果;最后使用得到的时延值进行声发射源定位。实验结果表明,与常规的广义互相关算法相比,该算法对复杂转子系统碰摩声发射源定位具有较高的定位精度。

针对不连续带洞结构的声发射源定位方法研究

由于兰姆波在舷窗等带孔结构表面的传播路径不再是线性路径,传统方法难以解决撞击的声源定位问题。本文针对该问题,提出了一种基于声发射的网格映射概率成像定位方法。该方法通过建立网格映射模型解决了信号传播的非线性路径难题,并通过对网格节点的信号最快传播路径计算得到相应的理论时间差值。之后利用自适应能量阈值方法与AIC方法计算信号的实际到达时间差,通过比较理论值与实际值的偏差构建概率图像以实现定位解算。通过有限元模拟分析了带洞结构对兰姆波传播路径的影响,给出信号传播路径的确定依据。通过对32个撞击点的定位实验验证了定位方法的可行性,平均绝对误差为1.15 cm。

基于短时能量的声发射源定位方法研究

通过分析语音信号端点检测的原理,提出将语音信号的短时能量端点检测方法应用于声发射信号到达时间的测定,并采用光纤F-P双探头传感器进行定位实验。首先,运用经验模态分解(EMD)对传感器接收到的声发射信号进行滤波预处理;其次,通过计算声发射信号的短时能量来确定声发射信号的到达时间;最后,根据各传感器检测到的声发射信号的到达时间差进行声发射源定位。实验结果显示,绝对定位精度达到4.9 mm,相对精度达到4.67%,证明此方法可行,并达到精度要求。

复合材料板声发射源定位的时间差映射方法

针对复合材料板内可能出现的纤维断裂、基体开裂等缺陷以及声波在不同传播方向的传播速度不一致且波速差异较大等问题,提出一种改进的时间差映射方法实现对复合材料板的声发射源定位。该方法采用的是预构建数据库方法,不需考虑波在板中的传播速度不一致以及波的传播模态等问题,而且实验对传感器在板中的布置没有严格要求。首先,为了快速准确地选择和删除采集的大量声发射数据中存在的伪声发射事件,采用聚类算法自动识别和选择每个网格节点上高度相关性的声发射事件并构建时间差训练数据库;其次,为了提高网格分辨率,采用插值补偿算法增加网格密度;最后,针对测试区域验证实际声源的位置,使用加权差分算法实现声源的定位。理论分析和实验结果表明:声源位置的定位平均实际误差从26.5 mm(采用传统的时间差映射方法)降至18.0 mm (采用改进后的时间差映射方法),对应的平均相对误差从5.3%降至3.6%;并且整体运行时间从5 h减少到16.87 s。研究表明改进后的时间差映射方法可有效快速地提高声源的定位结果及精度。

复杂结构中裂纹声发射源定位方法的适应性分析

声发射技术是一种动态的无损检测技术,在分析声发射源定位方法研究现状的基础上,结合混流式水轮机转轮提出了复杂结构中裂纹声发射源的3种定位方法,即三维时差定位、区域定位、自适应智能定位法,并给出了声发射源定位系统程序的实现方法。在此基础上,对各种定位方法做了适应性分析与比较,为进行混流式水轮机裂纹定位及发展趋势的预估提供了依据。

基于Lamb波的风电叶片复合材料声发射源定位研究

声发射波在风电叶片薄板结构中传播时产生的多模态效应及频散现象使得波速的测定较为困难,导致声发射源定位误差过大.针对以上问题,从声发射波传播的物理机制出发,利用完备总体经验模态分解(CEEMD)结合Lamb波理论对风电叶片复合材料在不同应力状态下产生的声发射波进行断铅实验研究.研究结果表明:作用于叶片薄板结构的应力方向不同,将会产生不同频率、不同声速的应力波.垂直应力主要激发出弯曲波,该波波速较低(约1357 m/s),幅值衰减较快,频率主要集中于50 kHz左右;平行应力主要激发出扩展波,该波波速较高(约3634 m/s),幅值衰减较慢,频率主要集中于150 kHz左右.扩展波无频散效应且衰减较慢,更加适合风电叶片薄板结构声发射源定位.

基于时差定位法的声发射源定位研究

为了提高声发射检测对材料缺陷定位的可靠性以及为传感器的安装提供依据。本文根据时差定位理论,从点定位、线定位、面定位三个方面对缺陷进行定位研究。结果表明:线定位可较准确地对缺陷进行定位,其检测结果与实际误差约为5.4%。面定位较线定位更为准确,其检测结果与实际误差约为3.8%。

全相位与Geiger算法的岩石声发射源定位方法

Geiger定位算法在岩石定位分析中得到广泛应用,但是对初始值要求非常严格,若初始值选择不当,则很难进入收敛范围。为了提高定位精度,减少迭代次数,针对这些问题,提出全相位与Geiger算法的岩石声发射源定位方法。首先进行花岗岩(50 mm×100 mm×50 mm)断铅实验,接着充分利用全相位FFT相位不变性的优势分析断铅信号,通过相位差法求出时延同时反演声发射源求出Geiger迭代初始值,最后综合最小二乘法与Geiger算法,迭代求出最优解。实验仿真结果显示此算法的平均误差相比美国PCI-2型声发射仪器定位结果降低了约5 mm,有效解决了Geiger初始值选取的问题,能够迅速进入收敛范围,提高了收敛速度和定位精度。

一种基于循环稀疏表示的同频带干扰抑制及发射源定位方法

针对无线通信中的同频信号干扰问题,受信号稀疏表示及循环平稳特性启发,本文通过建立位置坐标的样本集合,构造字典矩阵,采用优化方法在循环频域实现稀疏信号重建,利用接收到信号的循环谱切片直接估计发射源位置.仿真结果表明,该所提算法的定位误差接近于推导的克拉美劳下界,在低信噪比和信干比条件下优于现有的频域直接定位和两步定位算法,具有更高的定位精度.

对罐式集装箱典型缺陷声发射源定位的分析

罐式集装箱使用过程中,自然环境会对其产生侵蚀,再加上不断的改变工况条件,导致缺陷较易发生,典型缺陷为腐蚀、裂纹等,如未能及时发现处理,会造成罐体结构失效,不仅经济损失巨大,且会严重污染生态环境。基于此,本文分析了罐式集装箱典型缺陷声发射源定位方法。

连续声发射信号的源定位技术

介绍连续型声发射信号的区域定位方法、衰减测量定位方法、互相关式时差定位方法和干涉式定位方法 。

石灰岩声发射分析及源定位研究

首先，利用声发射仪器对石灰岩样品进行声发射断铅试验来获取声发射信号；然后，用小波变换对获取的声发射信号进行去噪处理，并用互相关方法对去噪后的信号进行分析，求取各个传感器之间的时差；最后，通过最小二乘法求取声发射源坐标，并将定位结果与仪器自带的定位结果进行比较。通过比较。得出了互相关方法在声发射源定位这一领域的可行性。

基于小波与相关性分析的木材声发射源直线定位算法改进

为研究木材损伤过程中声发射(acoustic emission,AE)信号源定位问题,提出了一种基于小波和信号相关性分析的木材表面AE源直线定位方法。首先,采用NI高速采集设备和LabVIEW构建双通道的AE信号采集系统,并设定采样率为500 kHz。然后,通过5层小波分解的方法对原始AE信号进行降噪处理后重构AE波形,分别采用信号相关性和最大值分析方法确定AE信号在2个固定传感器之间的传播时差,并由此计算AE信号的传播速度。最后,在距原点150和200 mm处设置2个人工AE源,针对不同方法所确定的传播速度,采用基于时差的直线定位算法进行AE源定位。试验结果显示,对于原始AE信号采用信号相关性和最大值分析后,两处的定位相对误差分别为40%,32%和28%,15%。对原始AE信号进行小波降噪重构后,相应的相对误差分别为2%,26%和1%,11%。因此,对原始AE信号进行小波处理后,再基于相关性分析方法计算AE传播速度,能够明显提高AE源定位算法精度。

基于奇异谱和相关性分析的木材声发射源直线定位算法研究

针对木材声发射(acoustic emission, AE)信号的随机特性,提出了一种基于奇异谱和信号相关性分析的木材表面AE源直线定位算法。首先,依据ASTM标准通过折断铅芯的方式分别在樟子松和榉木试件表面产生AE源,并在顺纹理方向布置2个AE传感器,其中采样频率设置为500 kHz。然后,采用奇异谱分析(singular spectrum analysis, SSA)算法提高AE信号的信噪比,再分别基于信号相关性和最大值分析2种方法计算AE信号在木材表面顺纹理方向的传播速度。最后,依据AE信号传播时差和计算速度,基于时差定位原理设计AE源定位算法。并针对SSA处理前后的AE信号,采用不同定位算法进行比较试验。结果表明,直接对原始AE信号采用基于信号相关性和最大值分析方法确定信号传播速度时,樟子松试件2个不同位置AE源的定位误差分别为51.8%、55.7%和75.7%、46.6%;榉木试件2个不同位置AE源的定位误差分别为52.0%、44.8%和37.7%、45.5%。而对于经SSA处理后的AE信号,樟子松试件相应的定位误差分别为5.1%、33.2%和2.6%、31.7%;榉木试件相应的定位误差分别为3.1%、54.9%和5.1%、22.9%。因此,对原始AE信号进行SSA降噪处理后,再基于信号相关性分析方法确定信号传播速度,能够显著提高木材表面AE源的定位精度。

基于多次互相关和Geiger算法的声发射源定位研究

为了解决岩石声发射源定位中,迭代法初始值的选取对定位精度和收敛速度的影响问题,提出了一种基于多次互相关的Geiger优化迭代的组合算法,充分利用互相关法可以提高信号信噪比和改善信号质量的优势,有效解决了声发射源定位初始迭代值的选取问题和传统互相关容易出现无解的问题,花岗岩断铅试验仿真结果表明:基于多次互相关与Geiger的组合算法定位结果的平均绝对误差比单独使用多次互相关降低了2.935 mm,比机器定位结果的平均绝对误差降低了1.834mm。

基于声发射源时差定位技术的研究

声发射检测技术作为一种新型的动态检测技术已被广泛地应用于设备的无损检测和在线检测,声发射源的准确定位是检测过程的重要环节,如何选取和布置传感器的个数和位置将直接影响到声发射检测技术的效率和准确度。本文通过对声发射时差定位技术的研究,给出了实测时传感器探头的选取和布置方法。

改进的神经网络技术在声发射定位中的应用

针对时差定位法受很多因素影响的弊端,将神经网络技术应用到声发射源定位中。提取最能揭示声发射源的特征参数和运用主元分析技术来降低输入样本的数量;采用增加隐含层神经元个数探讨它们的误差变化来确定隐含层;运用附加动量法和优化选取初始阈值等措施进行网络设计。将设计好的网络运用到实例中,通过与实际缺陷位置的比较,结果表明,选择合理的网络结构和输入参数可准确定出结构损伤位置,且精度有较大的提高,计算更简单有效。

典型载人航天器密封舱结构空间碎片高速撞击声发射定位技术研究

空间站等大型载人航天器因体积大、在轨时间长容易受到空间碎片撞击,作为应对措施,人们提出利用空间碎片在轨感知系统实时监测撞击事件,撞击点定位是在轨感知系统的基本任务之一。为此,本文首先测量了加筋板内s0波波速,根据波速变化规律提出名义波速的概念,在此基础上将虚拟波阵面法推广用于载人密封舱结构,实现对空间碎片撞击事件的精确定位。最后,分别进行了碎片云高速撞击周期性加筋板和空间站小柱段舱壁枪击定位试验,试验结果表明:可将密封舱内声发射信号传播速度视为定值即"名义波速",在此基础上虚拟波阵面法可推广用于密封舱结构。

神经网络技术在声发射定位中的应用

针对时差定位方法受很多因素影响的弊端,本文把神经网络技术应用到声发射源定位当中.为降低输入样本的数量,提取最能揭示声发射的特征参数和运用主元分析技术;采用增加隐含层神经元个数探讨它们的误差变化来确定隐含层;运用附加动量法和优化选取初始阈值等措施进行网络设计.最后,把设计好的网络运用到实例当中,通过与实际缺陷位置的比较,结果表明:选择合理的网络结构和输入参数可以准确地定出结构损伤位置,且精度有较大的提高、计算更有效、简单.

欧洲卫星通信系统的干扰源定位

为了努力减少干扰对卫星通信业务的损害，欧洲通信卫星组织(EUTELSAT)与英国国防研究局(DRA)联合开展了一项研究，目的是利用当前的发射源定位技术获益。该计划包括理论研究和一系列的测试仿真，使用的发射源定位系统是由DRA开发和操作的。根据研究的结果，EUTELSAT决定与DRA签定协议，提供发射源定位业务。本文讨论了EUTELSAT研究考虑的几个主要问题，尤其关注的是：采用参考信号可以带来定位精度的改善，并可优化测量策略，具有提高当前系统定位精度的潜力。因此，EUTELSAT打算将DRA研制的发射源定位系统(TLS)提供的信息应用在其网络管理过程中。