[发明专利]海洋平台复杂结构系统声发射源两阶段定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋平台复杂结构系统声发射源两阶段定位方法。

背景技术

声发射作为被动的动态无损检测技术，可为海洋平台的结构状态评估和寿命预测提供数据支持。声发射源定位技术是声发射技术研究的核心问题之一，其定位精度决定着该技术的应用推广。目前，声发射源定位仍普遍采用传统的、较为成熟的第一次门槛跨越时差定位技术，当对复杂三维结构进行定位时，需先测量声速，安装足够多的传感器才可保证线性定位精度。然而，这势必增加结构监测成本，对传感器的安装、灵敏度校正以及声速确定等操作提出更高的要求，不利于声发射技术的工程应用及推广。

发明内容

本发明提供一种海洋平台复杂结构系统声发射源两阶段定位方法，该方法对声发射源的定位采用先区域粗定位后局部精确定位的两阶段方法，可大幅提高定位效率，减少检测成本，降低操作要求，从而，可克服复杂结构中定位传感器多和远距离声速测量误差大的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1) 将海洋平台抽象为点线组合结构的空间坐标系，并对该空间坐标系内的各节点进行编号，选取三个及以上空间节点位置安装传感器，安放数量保证足以监测平台各部位即可；

2) 根据节点和传感器位置坐标，利用最短路径算法，找出各节点与各传感器之间的最短路径，并计算出相应距离，对于每一个节点，将各个传感器编号按照距离从小到大的顺序排列，得到所有节点的传感器序列组A；

3) 在海洋平台人工激励声发射的定位测试中，用铅芯折断模拟突发型声发射信号，采集结构声发射检测数据，获得声源信号到各传感器的到时时刻，将传感器编号按照到时时刻从小到大的顺序排列，得到传感器序列B；

4) 匹配序列组A和序列B进行平台声源区域定位：首先在序列组A中，筛选出与序列B的传感器顺序相同的序列对应的节点编号，然后，将检测所得的到时时刻两两作差后相除，即

，其中t_a<t_b<t_c

得到时差比值R_t，之后，对于每一个节点，计算出各传感器与该节点最短路径的两两距离差比值R_d，筛选出比值最接近R_t的R_d，其对应节点编号即为目标节点；

5) 采用传统时差定位法进行精确定位：首先，在目标节点周围局部结构上选两个节点位置安装两个传感器，在两传感器之间任取一点折断铅芯模拟声发射信号，测量传感器到声源的距离分别为D₁和D₂，信号采集所得时刻分别为t₁和t₂，短程波速v_k为

重复测量三次取波速平均值

然后，根据传感器布置间距D和所测声发射到时时刻t₁、t₂，联立公式

（声源在两传感器之间）

或（声源不在两传感器之间）

根据公式计算出声源到传感器的距离D₁和D₂，进而确定准确的声源坐标。

　　本发明的有益效果是，采用两阶段定位方法检测，即第一阶段包括步骤1－4，第二阶段包括步骤5。该方法所需传感器减少，且区域定位无需测定波速，精确定位则只需测定短程波速，大大提高检测效率和定位准确度，适合海洋平台复杂结构系统的声发射源定位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是海洋平台三维结构模型示意图；图中数字1-57为结构的节点编号。

图2为结构精确时差定位示意图。

具体实施方式

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1：