[发明专利]一种基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法及系统

权利要求书

1.一种基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、以需要进行空洞位置辨识的结构为目标区域，在目标区域的不同位置布置多个声发射传感器，现场采集各声发射传感器之间信号的实际旅行时间；

步骤2、针对目标区域构建多个空洞模型；针对每一个空洞模型，追踪目标区域内存在该空洞模型时，各声发射传感器之间信号传播的最短路径，从而得到各声发射传感器之间信号的理论旅行时间；

其中，构建空洞模型的方法为：

对目标区域按一定比例进行网格划分，得到n个网格交点，将每一个网格交点视为一个样本点，得到一个包含n个样本点的集合；遍历集合内的所有样本点(x,y,z)，以及半径r所有的可取值，分别以每个样本点(x,y,z)为球心，构建一个半径为r的球形的空洞模型P_xyzr，由此得到目标区域内所有的空洞模型；其中r的可取值为网格长度len的整数倍，且小于或等于目标区域长、宽和高中的最大值；

步骤3、分别计算每个空洞模型对应的各声发射传感器之间信号的理论旅行时间与实际旅行时间之间的偏差，最小偏差对应的空洞模型所在位置作为辨识得到的目标区域中的空洞位置。

2.根据权利要求1所述的基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法，其特征在于，所述步骤1中，在目标区域的不同位置布置多个声发射传感器的方法为：在目标区域的不同位置分别装上m个声发射传感器，m为大于或等于4的整数。

3.根据权利要求2所述的基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法，其特征在于，所述声发射传感器均具有脉冲信号发射功能。

4.根据权利要求3所述的基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法，其特征在于，所述步骤1中，设主动震源，即发射脉冲信号的声发射传感器为S_l，其坐标为(x_l,y_l,z_l)，其发射脉冲信号的时间为接收到脉冲信号的第k个声发射传感器S_k的坐标为(x_k,y_k,z_k)，其接收到S_l发射的脉冲信号的实际时间为则声发射传感器S_l与声发射传感器S_k之间信号的实际旅行时间为：

5.根据权利要求4所述的基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法，其特征在于，所述步骤2中，采用常用最短路径追踪方法来追踪目标区域内存在该空洞模型时，各声发射传感器之间信号传播的最短路径，从而得到各声发射传感器之间信号的理论旅行时间。

6.根据权利要求4所述的基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法，其特征在于，设目标区域内存在空洞模型P_xyzr时，追踪到的发射脉冲的声发射传感器S_l与接收脉冲声发射传感器S_k之间的最短路径为脉冲信号的传播速度为V，则声发射传感器S_l与声发射传感器S_k之间信号的理论旅行时间为：

7.根据权利要求6所述的基于全域搜索辨识结构空洞位置的方法，其特征在于，所述步骤3中，偏差计算公式为：

8.一种基于全域搜索辨识结构空洞位置的系统，其特征在于，包括多个声发射传感器和数据处理模块；

所述多个声发射传感器分别布置在目标区域，即需要进行空洞位置辨识的结构的多个不同位置，用于现场采集各声发射传感器之间信号的实际旅行时间；

所述数据处理模块，首先针对目标区域构建多个空洞模型；然后针对每一个空洞模型，追踪目标区域内存在该空洞模型时，各声发射传感器之间信号传播的最短路径，从而得到各声发射传感器之间信号的理论旅行时间；最后分别计算每个空洞模型对应的各声发射传感器之间信号的理论旅行时间与实际旅行时间之间的偏差，将最小偏差对应的空洞模型所在位置作为辨识得到的目标区域中的空洞位置；

其中，构建空洞模型的方法为：

对目标区域按一定比例进行网格划分，得到n个网格交点，将每一个网格交点视为一个样本点，得到一个包含n个样本点的集合；遍历集合内的所有样本点(x,y,z)，以及半径r所有的可取值，分别以每个样本点(x,y,z)为球心，构建一个半径为r的球形的空洞模型P_xyzr，由此得到目标区域内所有的空洞模型；其中r的可取值为网格长度len的整数倍，且小于或等于目标区域长、宽和高中的最大值。