[发明专利]一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法

说明书

本发明公开了一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法，包括：通过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，通过测量被检测结构损伤点到传感器的距离和到达时间t获得整个结构中的声发射波速度分布规律，在结构上面布置三个传感器，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，将距离带入重心定位算法程序中即可得到结构损伤点的二维平面坐标。通过此方法，不受传感器位置的制约，同时可以较为准确的计算出结构中损伤点的位置，能更好的满足现实环境条件的要求。

技术领域

本发明涉及一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法，属于声发射检测领域，尤其涉及利用声发射检测技术和基于重心坐标的定位算法对被检测结构损伤点定位的方法。

背景技术

工程实际应用中会出现如撞击，结构负荷过重，材料过热过冷的状况。这些意外会导致工程的材料结构发生裂缝、空洞，严重时甚至会引起结构断裂、破碎，这严重影响了人们生产生活的安全性，由此可见实时监测并定位损伤点的位置是工程安全问题的重中之重。

声发射技术是一种无损探伤技术，与其他检测技术相比，它具有对检测环境条件要求不高，对被检测物几何形状没有要求，可以实时监测等特点，具有相当高的优越性。

声发射定位的方法主要有两种，分别是区域定位法和时差定位法。其中区域定位法只是一种粗略的估计位置的方法，而时差定位是一种较为准确的定位方法，它主要通过检测声发射信号到达各个传感器的时间差，根据声发射波的波速，传感器与损伤点的距离等参数来计算未知点位置的一种方法。如果利用时差法进行线定位时，需要使用两个传感器，当进行面定位是需要至少三个传感器。然而它的缺点也很明显，当进行面定位时，它只能计算三个传感器组成的三角形内部的定位。也就是说，当损伤点位于三角形外部时，这种定位方法就无能为力了。而本文使用的是重心坐标定位法。这种方法不受传感器位置的制约，同时可以较为准确的计算出结构中损伤点的位置，能更好的满足现实环境条件的要求，因此急需一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是利用声发射的波形和重心坐标算法对被检测结构损伤点进行定位，用以监测损伤点在结构中的位置。

本发明的一种基于重心坐标的声发射结构损伤定位方法，包括以下步骤：

步骤1：通过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，通过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，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a_li,a_lj,a_lk，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。

优选的，在步骤3中，当求解的所有重心坐标系数的符号解不唯一时，且a_li,a_lj,a_lk其中有一个为0，说明此时损伤点在三角形某一边上，可以根据|a_lj|，|a_lk|的关系来确定损伤点具体落在哪个边界上。

优选的，在步骤3中，当求解的所有重心坐标系数的符号解不唯一时，|a_li|＝1且|a_lk|＝|a_lj|≠0时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。

附图说明