[发明专利]一种测量和计算时间延迟的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量和计算时间延迟的方法，特别是涉及一种确定在不同地点同时接收、由同一声发射源发出的两个信号之间的时间延迟的方法。

背景技术

确定声发射源的部位是声发射检测的主要目标之一。而能否对声发射源进行准确定位，其关键在于能否准确确定在不同地点同时接收、由同一声发射源发出的两个信号之间的时间延迟。

声发射源定位方法按实现定位的方法原理，可分为时差定位法、区域定位法、相关关系时差定位法和干涉式定位法等。

相关关系时差定位法是基于信号之间的互相关分析，确定信号之间的时差，再根据时差来进行定位。其关键是如何准确地确定各传感器接收同一发射源信号的时差即时间延迟。其基本思想是：在不同地点的两个接收器(x，y)同时记录同一发射源发出的信号波形、令它们分别为x(t)和y(t)，现将y(t)在时间轴上逐步移位，并把每次移位后的y(t)波形与x(t)波形进行比较，从中找出二者最匹配的情况，此时移位的时间值就等于信号y(t)对x(t)的时间延迟。

但是，由于两个接收器(x，y)处于不同地点，信号的波幅在传播过程中不可避免地要有衰减，而且常常是按非线性规律衰减，例如声发射波在固体当中的传播被认为是按指数规律衰减。经模拟计算发现，对于按非线性规律衰减的信号，再按上述方法计算时间延迟会产生误差。所以，对于按非线性规律衰减的信号，有必要对上述方法进行改进。

发明内容：

本发明提供了一种基于互相关分析，又与传统方法不同的确定时间延迟的方法，可以达到减小误差提高精度的目的。本发明计算出的时间延迟更加精确。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种测量和计算时间延迟的方法，应用需确定时延的问题，即确定被检测对象的位置和信号传播速度，它包括下述步骤：

a.拥有一套在不同地点可同时接收至少两个由同一发射源发出信号的接收处理系统；

b.将上述系统的至少两个信号接收器按空间关系布置，并同时接收记录信号数据；

c.根据信号传播的实际衰减特征，把在b步中接收到的延迟信号进行增益处理，得到无衰减的信号；

d.将在c步得到的经过增益处理后的无衰减信号与另一信号进行互相关分析，计算出准确的时间延迟。

所述的一种测量和计算时间延迟的方法，既对某个衰减信号进行增益处理，或对两个信号都进行增益处理。

附图说明：

图1为本发明方法的发射源和两个接收器1和2之间的关系布置示意图；

图2为本发明方法的接收器1记录下的信号波形；

图3为本发明方法的接收器2记录下的信号波形；

图4为本发明方法对接收器2记录下的信号波形进行增益处理后的波形；

图5为基于传统互相关分析方法的互相关结果图；

图6为基于本发明方法的互相关结果图。

具体实施方式：

本发明将两个信号接收器按一定空间关系布置，并同时接收记录信号数据，根据已知的信号传播衰减特征，对记录下的延迟信号进行适当的增益处理，把增益处理后的信号与另一没有进行增益的信号进行互相关分析，计算出两信号的时间延迟。

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方法作进一步的说明。

实施例：参见图1所示，由于接收器2比接收器1距离发射源更远，所以接收器2所接收到的信号波形不但在时间上要延迟，而且在波形的幅度上也要有所衰减，假设衰减规律为：P_t＝P₀e^-at，其中P₀为时刻t＝0的信号波形的幅值、a为衰减系数、P_t为时刻t的信号波形的幅值。根据上述衰减规律，对图3所示波形进行增益处理，即相应幅值上乘以e^at，得到如图4的波形。对图2和图4所示波形进行互相关分析，得到图6所示的互相关结果图，由图6确定发生最大相关的时间即为信号2相对信号1的时间延迟为0.50秒，由图2和图3可见，信号2比信号1延迟0.50秒，这说明本发明方法计算得到的延迟与实际相符。为了与基于传统互相关分析计算时间延迟的方法进行比较，图5给出了基于传统互相关分析方法的互相关结果图，由图5确定的发生最大相关的时间，即信号2相对信号1的时间延迟为0.52秒，这与实际情况存在误差。