岩体声发射与微震监测定位技术及其应用

岩体在破坏之前 ,都会出现声发射和微震现象。通过仪器监测声发射和微震 ,就可以判定岩体的失稳状态及其位置。文中论述了监测和定位原理 ,简介了专门开发的单通道监测仪和多通道监测定位系统的结构和功能。该系统的绝对定位误差为 8 6m ,相对误差小于 10 %。在 4个有色金属矿山的实际应用表明 ,利用该系统的监测结果 ,可对采场或空区的稳定性作出及时、准确的评价 ,对岩体的失稳状态作出预报     

天然弱面岩体真三轴压缩下声发射机制研究

模拟地下岩体的受力状态，对天然弱面岩体进行真三轴压缩下声发射实验，将天然弱面岩体的声发射与强震对比研究，并从ＡＥＲ、ＥＲ特性找出规律，对解释地震发生机制、岩石失稳有积极意义。     

岩体微震事件的精确定位研究

基于岩体稳定性监测原理 ,提出一种岩体微震事件的精确定位方法。该方法的特点是 :①采用初次定位和修正定位的二次定位方法 ;②依据P波在岩体介质中以常速度传播为假设 ;③迭代求解条件方程采用正规化过程 ;④对数据做了多种加权 ;⑤对定位结果给出质量评估。理论分析和实际应用结果表明 ,该方法可行 ,定位精度较高     

岩体微震事件的精确定位研究

基于岩体稳定性监测原理 ,提出一种岩体微震事件的精确定位方法。该方法的特点是 :①采用初次定位和修正定位的二次定位方法 ;②依据P波在岩体介质中以常速度传播为假设 ;③迭代求解条件方程采用正规化过程 ;④对数据做了多种加权 ;⑤对定位结果给出质量评估。理论分析和实际应用结果表明 ,该方法可行 ,定位精度较高     

单轴压缩下砂岩声发射及分形特征研究

为研究砂岩在单轴压缩下声发射及分形特征,在MTS815程控伺服刚性试验机上,对早古生代志留系下统小河坝组(S1x)砂岩进行单轴压缩下的声发射试验,结合声发射特征参数、应力应变关系以及分形特性,对岩石整个失稳破坏过程进行分析。结果表明:小河坝组砂岩声发射及分形特征、力学特性在岩石损伤破裂过程中具有一致性,以应力比0.6~0.8之间振铃计数率的变化趋势段作为岩体失稳与破坏的识别方法;相空间维数的选取对关联维数有一定影响,随相空间维数m的增加,关联维数D呈现出增加-稳定-发散的发展过程;声发射序列在应力比为0.3~0.5时,关联维数D值最大;声发射序列关联维数曲线表现为"波动-上升-下降-波动"的演化模式,在较高应力比0.7~0.8时,关联维数D在介于0.9~1.4之间小幅波动。据此,可为工程中岩体失稳与破坏的监测预报提供一定的理论基础与数据支撑。     

AE信号快速辨识

根据煤岩声发射监测特性以及声发射信号推断声发射源的技术,提出一种利用近场MUSIC算法快速识别煤岩声发射信号的方法。在煤矿AE信号监测中,利用该算法对声发射信号的空间位置进行估计,将该算法估计的结果与巷道形状及工作面相适配,可以基本定位声发射源的位置。仿真实验结果证明了该算法的有效性。     

微震监测系统在预测桃山煤矿冲击矿压中的应用

本文介绍SOS微震监测系统的工作原理,将该系统应用于桃山煤矿冲击地压监测预报,结果表明,SOS微震监测系统监测质量较好,能够对能量>26J的矿震准确定位和能量计算,为矿井的安全生产提供了技术支持,具有很好的推广应用价值。     

BP神经网络在风电塔筒裂纹AE源定位中的应用

针对常规无损检测方法难以对在役风电塔筒进行实时监测及检测效率低等问题,为实现在役风电塔筒的在线监测和塔筒裂纹源的定位。该文提出一种声发射检测技术与BP神经网络相结合的智能定位方法,研究声发射传感器分布对智能定位输出结果的影响。研究结果表明:该方法可有效解决风电塔筒裂纹声发射源的定位问题,为在役风电塔筒运行过程中的实时在线监测提供可靠依据;对于焊接结构对称且具有多条环焊缝的风电塔筒,声发射传感器的分布位置应避开塔筒构件的对称位置,以此提高智能定位输出结果的准确性,为在役风电塔筒检测时声发射传感器的合理、有效布置提供参考。     

光纤光栅声发射检测新技术用于轴承状态监测的研究

轴承的健康状况对旋转机械的工作状况有极大的影响。航空器中的故障轴承会间接造成事故,给飞行安全带来灾难性的后果,需要进行早期故障的有效检测判别或状态监测。与振动等传统的检测手段相比,声发射可有效检测到故障的早期状态,准确判断故障类别和严重程度。介绍了滚动轴承故障声发射检测原理以及光纤光栅声发射检测新技术。以预制外圈缺陷的轴承为例,进行了压电式声发射传感系统和光纤光栅声发射传感系统检测的对比实验,实验和分析结果表明光纤光栅声发射方法检测到的信号谱底噪声小,谱线清晰、干净,更容易分辨故障频率和分析故障的严重程度,优于振动和压电式声发射传感方法。最后介绍该技术在直升机维修保障中的应用情况。     

基于改进VMD算法的岩体失稳声发射信号去噪方法

针对岩体失稳声发射信号具有非线性、非平稳的特点和在采用传统变分模式分解VMD算法对岩体失稳声发射信号去噪时分解参数K难以确定的问题,提出一种基于改进VMD算法的信号去噪方法。以红砂岩为研究对象,首先采用VMD算法将原始失稳声发射信号分解得到多个IMF分量,引入相关系数构建有效分量的选取方法,计算不同K值下各IMF分量与原始信号的相关性,然后根据有效IMF分量选取原则选取有效IMF分量进行信号重构并剔除虚假IMF分量,最后以均方根误差与相对误差为去噪效果评价指标,得到不同K值下的去噪结果。经仿真和实验分析可知,改进的VMD算法去噪效果显著。     

矿井冲压监测系统的实现

针对目前矿井安全中矿井冲压问题，提出了以声发射技术为主导，以LabVIEW软件为核心的矿井冲压监测系统。并阐述了声发射监测中常用的监测参数，通过LabVIEW结合Marlab强大的数据计算能力，实现了矿井冲压的声发射远程监测监控系统。     

钢丝磷化层质量评定的研究

应用微观形貌、显微硬度和声发射技术对石钢丝表面的磷化层进行了分析和测定，发现磷化层的质量与微观组织、显微硬度值和声发现信号特征有着很好的对应关系。这三种试验数据可作为磷化层质量评估的判据。     

连续式加热炉内钢坯黑印的模拟研究

用数值模拟的方法研究了连续式加热炉内钢坯的加热过程,分析了滑轨结构、滑轨高度和滑 轨材质等对钢坯黑印温差的影响,为消除钢坯黑印、提高钢坯加热质量提供了理论依据。结 果表明,使用孔桥式全热滑轨时钢坯黑印最小,且随孔洞个数增加,黑印温差逐渐降低;黑 印温差与滑轨高度基本呈双曲函数关系,当滑轨达到一定高度时,继续增加轨高对黑印温差 的影响已不明显;滑轨材质对钢坯黑印基本无影响。     

开缝衬套成形过程声发射在线监测系统设计

为提高开缝衬套的双轴柔性滚弯成形质量,设计了一套基于声发射信号和虚拟仪器的在线监测系统,该系统主要由数据采集软件、数据采集卡、声发射传感器以及信号调理电路构成,实现对双轴柔性滚弯成形过程的声发射信号进行采集、显示、分析和存储,为开缝衬套双轴柔性滚弯成形过程控制和质量预测提供数据支持.通过实验对比分析了开缝衬套的双轴柔性滚弯过程声发射信号的时域和频域特性.实验结果表明,该在线监测系统响应速度快,性能稳定,能够可靠地实现对开缝衬套双轴柔性滚弯成形过程声发射信号的在线监测.     

OFDM水声通信系统的LS-OMP信道估计

对于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)水声通信系统,最小二乘(Least Squares,LS)信道估计方法受噪声影响较大,并且使用的导频数量较多,影响通信效率。而基于压缩感知理论的正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)信道估计方法可以充分利用水声信道的稀疏特性,同时能够有效地抑制系统噪声,但控制迭代运算次数的相关参数(稀疏度或误差容忍值)是OMP算法的关键条件。针对上述问题,提出了利用少量导频随机分布的LS和OMP联合的信道估计方法,该方法首先利用少量导频采用LS方法估计出OMP算法的误差容忍值,再利用OMP算法恢复数据子载波的信道信息。理论分析和仿真结果同时表明,与传统的LS算法或OMP算法相比,新算法能够在数据恢复的同时有效抑制系统噪声,应用稀疏特性及较少量的导频,进一步提高了系统的频谱效率,对时变稀疏水声信道具有更好的适应性。     

岩石破裂电磁辐射监测系统研制

为满足有关岩石破裂电磁辐射研究的需要,研制一套电磁辐射监测系统。该系统由电磁感应探头、信号调理电路和数据采集系统组成,可对频率在1kHz~1MHz内的微弱电磁场进行监测。电磁感应探头可感应空间中某一方向的电磁场变化,并将其转换成电信号;信号调理电路对探头输出的电信号进行放大、滤波,并实现放大滤波电路与计算机的电气隔离;数据采集软件基于LabVIEW编写,用于对监测到的信号进行记录和显示。实验结果表明：该系统性能稳定,操作简便,能够有效地监测岩石破裂所产生的电磁辐射,对岩石、混凝土等材料的力-电-磁研究具有重要意义。     

Acoustic emission location on aluminum alloy structure by using FBG sensors and PSO method

Acoustic emission location is important for finding the structural crack and ensuring the structural safety. In this paper, an acoustic emission location method by using fiber Bragg grating (FBG) sensors and particle swarm optimization (PSO) algorithm were investigated. Four FBG sensors were used to form a sensing network to detect the acoustic emission signals. According to the signals, the quadrilateral array location equations were established. By analyzing the acoustic emission signal propagation characteristics, the solution of location equations was converted to an optimization problem. Thus, acoustic emission location can be achieved by using an improved PSO algorithm, which was realized by using the information fusion of multiple standards PSO, to solve the optimization problem. Finally, acoustic emission location system was established and verified on an aluminum alloy plate. The experimental results showed that the average location error was 0.010 m. This paper provided a reliable method for aluminum alloy structural acoustic emission location.     

基于BP神经网络的金属拉深件裂纹在线监测

论文运用设计的三层BP神经网络对采集到的10个声发射参数进行特征提取。通过对比不同隐含层神经元个数的BP神经网络的训练误差与训练次数,确定当隐含层神经元个数为13个时,BP神经网络的逼近效果较好,产生的网络误差最小。然后利用计算各声发射参数对表征裂纹信号灵敏度的大小,逐步删除各个声发射参数,降低模式识别时输入信号的维数。最后确定相对到达时间、幅度、能率、上升计数、持续时间和平均信号电平六个声发射参数能够有效地识别金属拉深件裂纹。本研究对于金属拉深件裂纹的在线监测具有理论和实际意义。