基于虚拟仪器的多通道声发射检测系统设计与开发

针对目前商用声发射检测系统的不足,基于虚拟仪器技术设计并开发了一套多通道声发射检测系统;该系统采用通用高速同步数据采集卡实现对四通道声发射信号的采集,单通道采集频率可调且可达125 MHz,采样长度可调;以LabVIEW为平台开发配套的软件,实现对数据采集过程的控制、采集数据的预处理、波形显示和数据保存等功能;利用该系统开展了一维直线和二维平面断铅实验,通过对实验数据进行处理实现了对断铅位置的定位,并从多角度分析了定位误差的来源,依据行业标准对系统的性能实施了定性与定量评价;断铅实验结果表明声发射源定位误差低于传感器阵列中最大传感器间距的5%,验证了所开发系统的可用性,其硬件条件、软件功能以及定位精确度满足行业标准;所提出的声发射检测系统设计方案、实验方法以及数据处理方法将为工业现场声发射检测系统的研发提供有益的借鉴。

圆形波导杆中两种情况下声信号的传播特性

选取了7种不同直径的圆钢波导杆,分别在波导杆的端面圆心和圆周表面上进行断铅声信号实验。重点分析了直径为10 mm波导杆在长度为2.5 m、1.0 m时的实验数据,分析了波导杆直径和长度的变化对其所传递声信号的纵波分离、幅值、上升时间、持续时间及信号强度的影响。总结了7种不同直径的波导杆在不同长度下声信号的纵波分离和幅值的变化特点,提出了在实际应用中波导杆直径和长度的选取原则。分析了波导杆传递的信号时域图,计算了声信号在波导杆传播中的纵波和横波速度,提出了解决因声速变化而引起信号源定位误差的措施。

基于BP神经网络的岩石损伤声发射事件源定位研究

工程岩体一般包含大量的节理、裂隙等各类缺陷,利用AE技术可以对缺陷进行定位,但仍然有很大误差。为进一步减小AE定位误差,确定缺陷位置,做好安全预警工作,研究提高岩石声发射定位精度的优化方法。利用断铅实验模拟产生声发射信号,将声发射信号特征参数中的幅值、能量、振铃计数以及到达时差作为输入,断铅点真实坐标作为输出,构建BP神经网络模型,并通过实验确定最优隐含层数等参数,最后通过交叉学习训练交叉预测得出断铅点坐标,并与基于到达时差的传统定位法以及考虑材料各向异性条件下的波速优化算法进行对比。结果表明:BP神经网络算法与传统方法相比,板状岩石声发射定位的误差显著减小,定位精度提高;岩石试件定位误差的误差波动更为平稳,有效改善了声发射源位置对定位效果的影响。本方法为岩石缺陷的精确定位提供了1种较好的技术手段。

基于Chan与Geiger混合算法的声发射源定位方法

Geiger定位算法是一种广泛应用的岩石损伤声发射源定位方法,但该算法受初始值影响较大,直接影响了算法的应用效果。文章充分挖掘Chan算法的特性,提出了一种混合Chan与Geiger算法的优化算法,利用Chan算法对损伤声源进行初始定位,再融合Geiger算法进行迭代解算。通过数值计算和断铅实验对所提出的混合算法进行理论分析和实验验证,结果表明:该混合算法简便、易行、结果可靠,能够有效提升声发射源定位算法的收敛速度和定位精度;在传感器数量较少时,该混合算法具有较强的适应性;在布设4个单维传感器的条件下,Chan与Geiger混合算法较最小二乘法与Geiger混合算法,定位结果更加精确,且迭代次数更少,能有效提高计算效率。该研究对于提高岩石、混凝土材料的损伤定位和健康监测的测算精度以及工作效率具有一定的促进意义。

基于改进鲸鱼算法的声发射定位方法

为提高声发射源定位精度,提出了一种改进鲸鱼算法,并基于该算法生成了一种新的声发射源定位方法。该方法根据不同通道间的时间差建立基于最小二乘法原理的目标函数,通过改进鲸鱼算法的搜索机制求解目标函数,实现对声发射源的定位。为准确评估改进鲸鱼算法的定位精度,开展了煤岩断铅实验和三点弯曲加载条件下Ⅰ型断裂实验,对比分析改进鲸鱼算法、鲸鱼优化算法、Geiger算法和最小二乘法等4种定位算法的定位结果。结果表明:改进鲸鱼算法相较其他定位算法具有更高的定位精度,且累计有效声发射事件更集中于真实断裂过程区;改进鲸鱼算法的各阶段声发射源定位结果与数字图像相关方法(DigitalImage Correlation,DIC)观测结果具有一致性,能够有效地反映试件内部裂纹萌生、扩展的动态演化过程。

基于0-3型压电复合材料的声发射传感器的研制

基于0-3型PZT/P(VDF-TFE)压电复合薄膜材料研制出了面积为4.0 cm?1.2 cm的声发射传感器,利用美国精量电子公司的压电薄膜实验室放大器对其进行了断铅声发射实验测试,测试结果表明:所设计的声发射传感器对断铅信号具有较宽的频带响应及较高的灵敏度,传感器所获得的信号正峰值电压达到1.48 V,其对声波的衰减具有较好的分辨率。