[发明专利]一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法

权利要求书

1.一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：事先在材料进行撞击试验获得声发射信号，将声发射波的波形第一个峰值点作为声发射信号的到达时间t，测量被检测结构损伤点到传感器的距离L和到达时间t获得整个结构中的声发射波速度分布规律；

步骤2：在结构上面布置三个传感器i、j、k，收集未知点的声发射信号，获得未知点声发射信号的到达时间，再利用声发射波速度分布规律和声发射波到达时间得到声发射波到三个传感器的距离；

步骤3：根据距离计算出重心坐标的系数ali，alj，alk，当求解的所有重心坐标系数的符号解唯一时，判定该唯一解为所有重心坐标系数的符号；

步骤4 ：在确定好的系数符号基础上，根据公式（2 ） 将重心坐标转换为二维平面坐标从而计算出损伤点的具体位置坐标 ；

所述步骤3中，当求解的所有重心坐标系数的符号解不唯一时，|ali|＝1且|alk|＝|alj|≠0时可根据三角形三边长或平行四边形边长与对角线的关系确定重心坐标系数的符号；

当l点位于l”时可得(σ_liσ_ljσ_lk)＝(1，1，-1)再将其带入式(6)可知S_Δljk＝S_Δlki＝S_Δijk，所以l”必定在过i点的直线l_jk的平行线上；此时∠jil”为钝角，由公式(10)可知此时所以可以通过比较三角形三边的大小来判断l点位置；

l”为过i点的直线l_jk的平行线上任意一点，l”'为i、j、k形成的与l”相对的平行四边形ijl”'k的一个顶点，d代表的是距离，下标表示两个点，d_jl'和d_il'分别表示传感器j和传感器i到损伤点l’的距离，d_ij表示传感器i和传感器j之前的距离；

其中，式(6)为：a_lia_lja_lk为无符号重心坐标系数，σ_liσ_ljσ_lk为相应的重心坐标系数的符号，取值1或-1；

当1点位于1″′时可知(σ_li σ_lj σ_lk)＝(-1，1，1)再由式(3)可知此时|a_lk|＝|a_lj|＝1结合(6)式子可得S_ljk＝S_ijk，S_lij＝S_ijk和S_lki＝S_ijk，此时我们可以得到得

d_ik＝d_jl″′d_ij＝d_kl″′， (10)

式中，d代表的是距离，下标表示两个点，d_j1’和d_i1’分别表示传感器j和传感器i到损伤点1’的距离，d_ij表示传感器i和传感器i之前的距离；

其中式(3)为

式中a_li、a_lj、a_lk由公式(2)得出，a、b、c分别对应i、j、k；

四边形iklj是平行四边形；由平行四边形四边对角线平方和定理可得

式中，d_i1表示损伤点1和传感器i之间的距离，d_ij，d_ik和d_jk分别表示传感器i，j，k之间的距离；

可见，仅在1″′处四边形iklj才是平行四边形，所以我们可以用(7)和(12)式来确定1″′点的位置；

p_l＝σ_li|a_li|p_i+σ_lj|a_lj|p_j+σ_lk|a_lk|p_k， (7)

式中，p_l表示损伤点l的欧几里得坐标

式中，v表示在损伤结构中声发射波传播的波速，|ΔS|表示信号发射点到两传感器的距离差绝对值、|ΔT|表示信号发射点到两传感器的时间差绝对值。