[发明专利]一种用声学成像确定冲击位置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定物体上冲击位置的方法以及使用此方法的装置。

背景技术

一种现有的确定冲击位置的方法是基于声学成像。根据该方法，一个物体的表面被分成如同一个阵列的M个区域，另有N个声学传感器固定在这个表面上。每个声学传感器i用来接收由物体表面上的一个冲击所生成的声学信号，然后将一个感应到的信号s_i(t)传输至处理器。

对于阵列中的每个区域k，该感应信号s_i(t)被延迟一个时间延迟补偿τ_ik，然后被相加得到P_k。该时间延迟补偿τ_ik是根据区域k和传感器i的各自位置决定的。如图1a所示，如果该感应信号s_i(t)被正确延迟，例如，如果冲击发生于区域k中，延迟信号则为同向的，而P_k会得到一个脉冲波形。反之如图1b所示，如果该感应信号s_i(t)没有被正确延迟，例如，如果冲击未发生于区域k中，P_k的波形很宽且其最大值也低。这样，对于阵列中的每个区域k，P_k的最大值都被计算，因此形成一个冲击的声波图像。通过对P_k的比较就可以确定表面上冲击的位置。

然而，在使用这种方法时，如果时间起始点并没有被正确定义，就会导致了处理器的同步问题。继而确定冲击位置的产生就会的失败。此外，这种方法的准确性还依赖于冲击信号的形状，尤其是冲击信号的持续时间。所以，冲击信号持续时间越长，准确性就越低。

本发明的目的是提供一种确定冲击位置的方法，其准确性不依赖于冲击信号的波形。

本发明的另一个目的是提供一种确定冲击位置的可靠的方法。

发明内容

本发明提出一种确定表面上冲击位置的方法，所述表面包括N个声学传感器和M个确定区域，N大于等于3，所述冲击产生一个声学信号，每个传感器i接收所述声学信号并将一个感应信号s_i(t)传送至处理器。所述方法包括以下步骤：

(a)计算P个互相关乘积

Pij(ω)=Si(ω)·Sj*(ω)]]>其中，

S_i(ω)是传感器i所感应到的信号s_i(t)的傅立叶变换；

S_j(ω)是传感器j所感应到的信号s_j(t)的傅立叶变换；

*是复共轭算子；

(b)计算所述P_ij(ω)的P个傅立叶反变换p_ij′(u)；

(c)对于每个区域k，计算P_k(u)＝∑p′_ij(u-τ_ijk)以及P_k(u)的一个特征值，其中τ_ijk是一个基于区域k及传感器i和j各自位置的确定值。

(d)寻找k₀，其中，当k≠k₀时，P_k0(u)的特征值大于相应的P_k(u)的特征值。

在本发明的方法的不同实施例中，至少使用下列特征中的一个：

-傅立叶反变化p_ij′(u)等于