[发明专利]一种基于平行压电阵列的阀门泄漏声发射源定位方法

权利要求书

1.一种基于平行压电阵列的阀门泄漏声发射源定位方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)建立平行压电传感器阵列：平行压电阵列包含两列压电传感器，分别为压电阵列Ⅰ和压电阵列Ⅱ；

(2)压电阵列I、压电阵列II独立采集阀门声发射阵列信号，得到阵列Ⅰ信号和阵列Ⅱ信号；

(3)分别计算阵列I、阵列II的协方差及其特征值；

(4)判断阵列I的协方差特征值最大值与阵列II的协方差特征值最大值的大小，若阵列I的协方差特征值最大值大于阵列II的协方差特征值最大值，则利用阵列I进行空间谱估计，即声发射源位置对应的极坐标；反之，则利用阵列II进行空间谱估计，即声发射源位置对应的极坐标。

2.根据权利要求1所述的基于平行压电阵列的阀门泄漏声发射源定位方法，其特征在于，每个阵列含有M个压电陶瓷传感器，以传感器PZT0作为该阵列局部坐标的参考阵元，声发射源与参考阵元的距离和角度分别为R₀和θ，源到其他阵元PZTi的距离定义为r_i，压电传感器间距为d；

定义x_i(t)为压电传感器阵列PZTi在时间t所接收到的声发射信号，表示为：

x_i(t)＝s_i(t)+n_i(t),i＝-M,…,0,…,M；

式中，n_i(t)为噪声信号，M为传感器阵列I的数目，s_i(t)为PZTi所接收的中心频率为ω₀的声发射信号，定义PZT0所接收的中心频率为ω₀的声发射信号，s_i(t)可以表示为：

式中，τ_i为声发射信号到达PZTi相对于到达参考阵元PZT0的波程差，u(t-τ_i)为声发射信号到达PZTi相对于到达参考阵元PZT0的信号幅值，在近场情况下，u(t-τ_i)可以表示为：

u(t-τ_i)＝R_i/R₀u(t)

τ_i可以表示为：

得：

令a_i(R₀,θ)为压电阵列中PZTi所对应的导向矢量，即为：

步骤(1)中每列平行压电阵列所接收的阵列信号表示为矩阵的如下形式：

X(t)＝A(R₀,θ)s(t)+N(t)；

式中，

X(t)＝[x_-M(t),…,x_i(t),…,x_M(t)]^T；

A(t)＝[a_-M(R₀,θ),…,a_i(R₀,θ),…,a_M(R₀,θ)]^T；

N(t)＝[n_-M(t),…,n_i(t),…,n_M(t)]^T。

3.根据权利要求2所述的基于平行压电阵列的阀门泄漏声发射源定位方法，其特征在于，步骤(3)中计算阵列I、阵列II的协方差及其特征值通过以下方法计算：

定义S为样本协方差矩阵，即为

式中，L表示数据长度，X为Gabor小波变换提取的窄带信号，X^H为X复共轭转置；

将协方差进行特征值分解，可得：

式中，为信号最大特征值，为信号小特征值，矩阵U_S为大特征值对应的信号子空间，矩阵U_N为小特征值噪声子空间。