[发明专利]一种水工混凝土损伤声发射源定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水工混凝土损伤声发射源定位方法。

背景技术

对于大体积的水工混凝土结构，如何检测其损伤存在的位置以及损伤情况的发展变化，对保障工程的安全至关重要。声发射技术作为一种被动的无损检测技术，由于声发射信号来自材料内部，通过收集、分析声发射信号特征，可以长期连续地被用来监视损伤缺陷的安全性和超限报警。其中，声发射源的准确定位是利用声发射技术进行水工混凝土损伤检测与评定的一项重要指标。目前，针对不同的声发射信号类型，已有一些定位方法，如对于由裂纹所产生的典型突发型声发射信号，通常采用时差定位方法和区域定位方法。时差定位法是根据同一声发射源所发出的声发射信号到达不同传感器的时间差，经波速、传感器间距等参数的测量和算法运算来确定声源位置的一类方法；区域定位法是根据传感器个数和相对时差时序来判定声发射源所处的区域。声发射源时差定位方法容易出现大量的低幅度信号，其定位精度易受波速、衰减、波形等多种因素的影响；区域定位方法比较快速、简便，但定位粗略，主要用于复合材料等由于声发射频度过高、传播衰减过大或检测通道数有限而难以采用时差定位的场合。另外，这两类方法对声发射源的准确定位还很大程度上依赖于工程人员的实际经验。

从数学上讲，源定位实质上是一个构建声发射源信号特征与声源位置间关系模型，通过误差界定并寻求最小误差（残差）点的过程，可通过模式识别的方法来实现。但传统方法多基于经验风险最小化准则，在有限样本情况下，经验风险最小并不一定意味着期望风险最小，并不能保证所建立的模型具有良好的推广和泛化能力。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种建模简单且定位精度高的水工混凝土损伤声发射源定位方法。

技术方案：本发明提供一种水工混凝土损伤声发射源定位方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在水工混凝土表面采用断铅模拟突发型声发射信号，进行水工混凝土损伤的声发射人工激发源定位试验，采集和处理试件损伤声发射信号特征参数和声源位置的检测数据；

（2）基于最小二乘支持向量机建立损伤声发射源定位模型，输入为所述声发射信号特征参数，输出为声发射源位置；其非线性关系表达式为：

式中：y为声发射源位置，x为声发射特征参数，为输入空间到高维特征空间的非线性映射函数，w为权矢量，b为偏置量，都为待定参数。

用最小二乘支持向量机建立声发射源定位模型归结为求解如下优化问题：

式中：ξ＝[ξ₁，ξ₂,…,ξ_l]^T，ξ_i为松弛变量；C为惩罚参数。

为求解上述优化问题，构造Lagrange函数：

式中：a＝[a₁，a₂,…,a_l]^T，a_i为Lagrange乘子。

从而，可由

求解优化问题。消去w、ξ后，上式可表示成如下线性方程组：