[发明专利]一种基于时间反转聚焦技术的声发射源定位方法

权利要求书

1.一种基于时间反转聚焦技术的声发射源定位方法，其特征是利用时间反转后的信号能在声发射源处形成时间和空间上的聚焦达到定位效果，由于对传感器反相加载信号在物理上很难实现，为了实现对检测信号进行时间反转聚焦处理和简化实验操作，同时为了提高声发射信号的信噪比，利用信号与系统的描述方法，即将信号在介质中的传播和接收过程通过公式描述出来，最终推导出时间反转加载后各传感器再次接收到的时反信号，并通过变换处理后，声发射源反射位置可以得到增强，从而提高信噪比，实现声发射源准确定位。

2.根据权利要求1所述的基于时间反转聚焦技术的声发射源定位方法，其特征是：具体方法是：利用声发射检测系统进行检测，被检测材料为不规则物体，检测时将仪器参数设置好，将传感器按照对称布置在检测区域表面，利用铅笔断芯的方式在板材上模拟一个声发射信号，该信号在板材中以弹性波的方式传播到传感器处并被传感器接收，将接收到的信号提取出来，利用如下方法处理这些接收信号：

利用改进的时间反转达到增强信号信噪比的效果：假设声发射源处发出的信号为                                               ，第i个传感器接收到的信号为，令从声源处到第i个传感器的传递函数为，这里的传递函数也包括压电元件的机电耦合系数，那么和有如下的关系：

                           (1)

将进行时间反转并在各自传感器加载，使得激发出去的这些信号能够在声源处实现时间和空间上的聚焦，时间反转处理就是在频域里做相共轭运算，推导出此时在声源处得到的信号：

                    （2）

式中其实就是对声源信号的时间反转聚焦的一个叠加，所以信号的波峰幅值能够得到一个增强，传播到各个传感器的信号可表达为：

            （3）

由于声发射源到各传感器的路径传递函数未知，因此对上述公式做了改进，在公式两边同时乘以，得到：

       （4）

由于已经是经过时间反转后的聚焦信号，各个传感器接收到该信号后再次聚焦，因此信号的信噪比会大大提高；式中为第i个传感器接收到声源信号的时间反转信号，为第i个传感器接收到的声源信号，为第j个传感器接收到的声源信号；因此，可以认为是信号“”作为声源信号的时间反转增强信号；经过上述处理，上述信号全部为传感器直接接收的声源信号及其变换信号，因此计算过程和难度将被大大的简化，而且由于“”与声源信号具有相同的频域特征，因此也不会对传播速度等因素有影响；

通过圆弧定位方法对数据处理并成像显示定位结果：将采集到的信号数据导入数据处理软件中，按照上一步中的方法编程得出每个传感器所对应的信号，再把这几个信号在聚焦时刻的波动图以圆弧形式显示出来，实现对声发射源的定位结果可视化。

3.根据权利要求1所述的基于时间反转聚焦技术的声发射源定位方法，其特征是实验采用的被检测材料为长360mm、宽240mm、厚度12mm的钢制板材。