[发明专利]一种基于正方体阵列的声发射源定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于正方体阵列的声发射源定位方法及系统，涉及声发射定位检测领域。声发射检测技术是一种重要的无损检测方法，通过及时发现损伤及潜在威胁从而保障结构的安全性。本发明包括正方体阵列布置声发射传感器，利用互相关函数确定声发射传感器时间差，根据试验标定确定是否调整声发射传感器的距离，接着采集声发射信号，利用互相关函数计算确定时间差，最后根据时间差和正方体边长确定声发射源位置。本发明不涉及到声发射速度，不受材料各向同性和各向异性的影响。计算时不需要迭代过程，提高了计算的速度和准确性，更加适用于三维结构的声发射源定位。

技术领域

本发明涉及声发射动态检测领域，具体涉及一种利用声发射时差法定位声发射源的方法及系统。

背景技术

声发射是由材料内部局部源能量快速释放而产生瞬态弹性波的现象。利用声发射传感器监测加工过程是非常有效的，并且由于传感器引起的故障检测对加工过程非常敏感，更加可靠。声发射技术被认为是机械加工中最精确的监测方法之一，具有相对优越的信噪比和灵敏度，比传统传感器更有优势。

目前，声发射定位技术在工程中扮演着越来越重要的角色，工程材料在应用过程中由于载荷的多样性和外部环境的复杂性，材料内部往往会产生诸如裂纹和空洞之类的微损伤。在外部载荷的作用下，这些微损伤会进一步扩展，导致材料或结构发生失效破坏。对产生声发射源的微缺陷位置进行监测在工程领域中有着重要的意义。工程中常常需要利用声发射技术对工程中的表面缺陷和材料损伤点进行实时监测和定位。声发射传感器接收的信号是被检测对象自身发出的，被检测对象的内部缺陷主动参与检测过程，这是声发射检测技术与其他无损检测技术的本质区别，具有其他检测方法不可替代的优越性。

通过声发射信号对材料的微缺陷进行定位，通常有时差定位法、区域定位法、相关关系定位法和模式识别定位法等，其中时差定位法是应用最广泛的一种方法。时差定位法的原理是根据同一声发射源发射的声发射信号到达各个声发射传感器的时间差异以及各个声发射传感器的空间位置，通过声发射源与声发射传感器的几何关系列线性方程组来进行求解。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于正方体阵列的声发射源定位方法及系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于正方体阵列的声发射源定位方法，包括以下步骤：

建立三维结构正方体阵列布置的声发射源定位传感器；

接收到的声发射的声信号经声发射传感器转换为声发射的电信号；

所述声发射的电信号进入信号采集与处理系统；

对经过所述信号采集与处理系统的电信号进行互相关函数计算，所述互相关函数相邻波峰之间的时间差即为声发射信号得到所需时间差τ；

根据所述时间差τ确定声发射源的位置。

优选地，所述互相关函数计算过程具体如下：任意一个波A(t)和另一个延迟时间为τ的波B(t+τ)之间的互相关函数如下：

任意一个函数A(t)和时间延迟为τ′的函数B(t)，两个函数A(t)和B(t+τ′)在有限时间间隔内的互相关函数R_AB(τ)在τ＝τ′时包含一个最大值，这一互相关方法用于连续型声发射源的定位。

优选地，所述正方体阵列的边长为d，利用所述时间差τ得出所述声发射源的位置P(x，y，z)，则若l＞＞d并且r＞＞d，则继续进行检测；反之，调整声发射传感器的距离，直至满足l＞＞d并且r＞＞d为止。其中远远大于是指两个数量级——100倍以上。

优选地，声发射源定位方法具体如下：