光纤声发射源定位实验平台的研究与实现

为了研究固体中声发射源定位问题,开发了一套成本低廉,适用范围广,检测灵敏度高的声发射源定位实验系统.采用Sagnac光纤干涉仪作为点传感器构成传感阵列,给出了Sagnac光纤干涉仪超声检测及声源定位的原理;光纤传感器布置在矩形钢板上构成阵列,用模拟声源激励钢板上的任意位置,基于单片机的数据采集电路将四路声发射信号发送给计算机,计算机通过VB编写的软件平台对四路信号进行解调处理.根据四路信号的时间差得到声源的位置,并采用时差修正法提高了定位精度.结果表明,此系统利用光纤传感器实现了钢板中声发射源的定位,为材料结构健康检测与监控的研究提供了一种新的方法.     

钢筋混凝土板裂缝对声发射波传播特征影响

目前利用声发射技术对混凝土结构进行裂缝定位或损伤检测时,并没有考虑已存在裂缝对声发射波传播特征的影响,这往往会使检测结果产生较大的偏差.为了探究裂缝参数对声发射波传播特征的影响,对3个不同保护层厚度的钢筋混凝土板试件进行了四点静力加载破坏试验和声发射测试,研究了裂缝深度、宽度、数量对钢筋混凝土板声发射波速和振幅衰减等传播特征的影响规律.试验和分析结果表明:裂缝深度对声发射传播特征的影响显著,声发射振幅衰减随裂缝深度增大而增大,声发射波速随裂缝深度增大而减小;声发射波速和振幅衰减几乎不随裂缝数量、宽度两参数变化而变化.在此基础上,提出考虑裂缝影响的修正波速时差定位法,进一步探讨了与采用传统时差定位法相比对钢筋混凝土损伤定位的影响,结果显示,基于修正波速的时差定位法对钢筋混凝土板进行损伤定位精度更高.     

A novel robust AE/MS source location method using optimized M-estimate consensus sample

Due to the complexity of the real engineering environment, the arrival measurement inevitably contains outliers and leads to serious location errors. In order to eliminate the influence of the outliers effectively, this paper proposes a novel robust AE/MS source localization method using optimized M-estimate consensus sample. First, a sample subset is selected from the entire arrival set to obtain fitting model and its parameters. Second, consensus set is determined by checking the arrivals with the fitting model instantiated by the estimated model parameters. Third, optimization process is performed to further optimize the consensus set. The above steps are iterated, and the final source coordinates are obtained by using all the elements in the optimal consensus set. The novel method is validated by a pencil-lead breaks experiment. The results indicate that the novel method has better location accuracy of less than 5 mm compared to existing methods, regardless of the presence or absence of outliers. With the increase of outlier scale and outlier ratio, the location result of the proposed method is always more stable and accurate than that of the existing methods. Mine blasting experiments further demonstrate that the new method holds good prospects for engineering applications.     

基于声发射的输油管线破坏点定位方法研究

针对国内油田石油输送管线上频繁的钻孔盗油,且常规互相关检测法定位误差较大的情况,基于声发射信号的传播和改进小波包分解算法,提出了一种钻孔破坏点精确定位方法.根据管道两端声发射(AE)传感器的采样数据,采用改进小波包算法将信号分解到不同的频段,并结合快速傅立叶分析对高、低频的不同情况分别进行处理,再提取能量较丰富的小波包作为特征包进行重构,对特征包的重构信号进行相关分析来确定破坏信号到达两端传感器的延时,进而确定破坏点的位置.实验研究表明该方法可消除小波滤波器组造成的频谱混叠现象,提高了互相关分析定位的准确性,有助于实时检测埋地管线上的钻孔破坏信号.     

多层包扎尿素合成塔无损评价方法

利用声发射技术对一台多层包扎尿素合成塔进行了检测和整体性状况评价，并用超声相控阵成像方法对声发射集中定位源进行了复验.试验结果表明，声发射能够有效检出深环焊缝中存在的活性缺陷，超声相控阵技术能实现活性埋藏缺陷的精确定位和测量.采用以声发射技术为主，结合超声相控阵技术的无损检测方法能够实现带有深环焊缝的多层包扎容器的无损评价.     

三维编织复合材料声发射源定位分析研究

采用声发射检测技术,基于声发射波的传播特性和最小二乘法理论确立了三维编织复合材料性能分析和内部缺陷的定位方法.通过实验对比了工业CT扫描和声发射检测两种方式确定损伤源位置的差异,表明声发射源定位具有一定的准确性.     

基于加速梯度投影法的谐波源定位方法

针对传统谐波源定位计算复杂且精度低的问题,结合考虑到谐波源分布的稀疏性,提出了一种基于加速梯度投影法的谐波源定位方法.以节点的注入谐波电流为状态量,以支路的谐波电流为量测量建立谐波源定位约束二次规划模型,并基于滞后最速下降法来求解加速梯度投影问题.该方法能自动选取动量参数,只需要较少的测量值即可快速定位谐波源,显著提高收敛速度.在不同噪声干扰条件下的仿真实验结果表明,提出的方法能获得更高的谐波源定位精度,且具有一定的抗噪声能力.     

给水管网污染源定位模拟及影响因素分析

为了在供水管网突发污染发生时快速准确定位污染源,以小规模开环式供水管网模拟系统为实验平台,采用多点投加高浓度次氯酸钠溶液模拟污染物扩散的方法进行实验研究与理论分析.在实验中监测多组管网平台监测点污染物浓度时变数据,在保证可靠性、准确性的基础上将监测数据作为反追踪模拟信息源.通过改进的基于拉格朗日算法的“模拟-优化反追踪数学模型”定位污染源,分析管网拓扑结构、优化时段和水力工况等因素对模型精度和效率的影响.研究表明,在模型影响因素合理表达的条件下,模拟结果准确率达93.3%.     

Iteration FDOA location algorithm and its performance analysis

For the FDOA location scene of locating the fixed radiation source with a moving observation station, an algorithm based on the iterative method is proposed, which can be used to solve the problem of calculating the target position in the FDOA location. The proposed algorithm includes two situations, one with the carrier frequency known, and the other with the carrier frequency unknown. In the condition of the known carrier frequency, the measured frequency difference equation is used to figure out the target position in an iterative way; in the case of the unknown frequency, the measured frequency difference equation is used to figure out both the target position and carrier frequency from the emitter in an iterative way. The location accuracy of the FDOA location algorithm is analyzed in detail, and furthermore, an elaborative simulation is given, which proves the accuracy and effectiveness of the theoretical analysis, and provides the FDOA location algorithm with a theoretical foundation.     

声发射源信号强度的“逆源”问题研究

依据弹性波衰减理论,建立了利用实测信号幅度反推声发射源信号幅度的关系式和计算机数值算法,将反推过程编制了计算机程序,为评价声发射源的严重度提供了有效计算声发射源信号强度的方法．还给出两种板厚的反推算例,其反推声源信号幅值的误差不大于１ｄＢ,为声发射源严重度的定量评定提供依据     

基于改进收敛交叉映射的厂级振荡源诊断

由于噪声、周期性、非线性和非平稳性的干扰,现有的大多数因果分析方法在工业过程控制系统的应用中往往是不可靠和不准确的。为提高厂级振荡源定位的性能,提出了一种基于改进收敛交叉映射的因果关系检测方法。首先,指出噪声和周期性对因果关系检测的不利影响。其次,将经验模态分解和去趋势波动分析相结合,实现了振荡信号去噪。然后,通过奇异谱分析有效地去除信号的周期性。利用收敛交叉映射可以对去噪去周期后的信号进行分析,进而准确地定位厂级振荡的源头。仿真结果表明,所提方法能提高过程控制系统中厂级振荡源定位的准确性。     

A novel AE source localization method using clustering detection to eliminate abnormal arrivals

Due to the significant effect of abnormal arrivals on localization accuracy, a novel acoustic emission (AE) source localization method using clustering detection to eliminate abnormal arrivals is proposed in the paper. Firstly, iterative weight estimation is utilized to obtain accurate equation residuals. Secondly, according to the distribution of equation residuals, clustering detection is used to identify and exclude abnormal arrivals. Thirdly, the AE source coordinate is recalculated with remaining normal arrivals. Experimental results of pencil-lead breaks indicate that the proposed method can achieve a better localization result with and without abnormal arrivals. The results of simulation tests further demonstrate that the proposed method possesses higher localization accuracy and robustness under different anomaly ratios and scales; even with abnormal arrivals as high as 30%, the proposed localization method still holds a correct detection rate of 91.85%.     

基于既有桩基振动理论反演的桩周土动态响应解

提出一种基于现有桩基振动理论反演的桩周土半无限空间激振响应模型,通过Laplace-Hankel积分变换求解得到其复数域内解析解及时域半解析解. 该方法在获得桩周土动态响应的同时,避免对复杂桩–土耦合振动条件进行联立分析,使得求解这类问题的解析过程大大简化. 通过与既有理论解及有限元分析软件ABAQUS的结果进行对比,分别验证所得解在桩周土及桩底以下土激振响应问题上的合理性. 基于解析结果,针对由旁孔透射波法估计未知桩长的问题进行讨论,提出一种相对简单的未知桩长估计方法. 该方法可以减少现场测试的工作量,并有助于提高后期数据处理的精度.     

基于上下文相关的未知实体词识别方法

现有的未知实体词识别方法主要针对人名、地名、机构名等具有特定结构的实体词进行识别,而随着电子商务和社交网络的快速发展,出现了大量结构不确定的专有领域未知实体词。针对该问题,提出两种基于上下文相关的未知词识别算法,通过计算词（字）和词（字）之间的上下文相关性,得到其潜在组合的支持度,并通过过滤模块过滤掉错误的组合,实现具有非确定型结构的未知实体词识别。实验表明,该算法具有较高的准确率,并且可以通过调整参数适应不同的应用场景。     

行为规划和浓度梯度法联合的河道污染源追踪定位方法

面向河道突发污染源追踪定位需求,提出一种联合使用行为规划法和浓度梯度法的河道污染源追踪定位方法.设计2个模拟实验方案进行追踪搜索效果的分析与验证.利用河道污染物二维扩散模型仿真计算某河道污染物扩散数据,模拟移动监测小船对不同污染源位置的追踪路径和定位情况,对比分析了单一方法和联合方法在障碍物约束条件追踪搜索步数、路程、污染源定位精度等方面的优缺点.借助自主研发的小型移动式水质监测平台,进行避障算法和污染源追踪实验,验证结果表明,相比已有方法,所提方法更适用于复杂条件,且搜索效率更高.     

基于随机子空间方法的框架结构模态辨识实验

由于近年来随机状态空间理论在结构系统识别中的应用有了很大的发展,尤其是随机子空间辨识方法的出现使得激励未知的系统辨识(或工作模态分析)问题成为可能.应用随机子空间辨识方法,针对一个4层的钢框架模型进行了模态辨识实验研究.在宽带随机信号加正弦信号的激励过程中,利用自相关函数表现出的周期振动成份剔除虚假模态.实际辨识结果说明了该方法的有效性,固有频率和模态振型实验分析结果均与有限元计算分析结构具有良好的一致性.     

基于走时拟合的微震源定位及拾震器布阵研究

为解决国内常见微震源定位技术存在的震源定位精度及其可靠性都较低的问题,提出采用匀速P波和走时拟合的震源定位方法,编制了基于Matlab的震源定位程序。对设想的不同油井压裂微震监测中拾震器布阵方案进行震源定位,绘出了震源定位点的三维坐标误差图,比较其定位精度并选出合理的拾震器布阵方案。仿真结果表明,该方法可提高震源的定位精度,同时可根据得到的震源定位误差图分析,在拾震器利用率最高的情况下,选出准确、合理、有效的拾震器布阵方案。     

频率域可控源电磁法多源数据联合反演

在传统的地面频率域可控源电磁法(FCSEM)勘探中,通常针对单一发射源装置下的观测数据进行反演计算。因此,探索地面频率域可控源电磁法的多源联合反演方法很有必要。首先,利用一维自适应正则化反演(ARIA)算法实现了多源数据的联合反演; 然后,基于三层模型分析了不同源组合和不同数量源组合对联合反演效果的影响; 最后,评估了该联合反演方法应用于复杂模型的效果。结果表明:相较于单源反演,多源联合反演可以明显提高反演结果的精度,使获得的地电参数更加接近真实值; 随着参与反演源数量的增加,反演效果会得到进一步的改善; 在不同源组合方式中,除了赤道向源组合对高阻目标体不敏感外,其他形式的源组合都可以实现对高、低阻目标体的灵敏反映。上述研究可为建立合理的多源频率域可控源电磁法观测技术和实际数据处理提供指导。     

融合高阶信息增强模块的复杂背景植物叶片图像分类

植物叶片对植物种类分辨与认知具有重大研究作用. 提出了一种充分提取植物叶片特征信息的高阶信息增强模块,使用包含高阶信息增强模块的卷积神经网络模型对植物叶片图像进行多感受野特征提取. 以复杂背景下的植物叶片图像为研究对象,从中国植物图像库中获取样本来源不同的植物叶片图像构成含有9种叶片的PLD_amp数据集,采用添加高斯噪声、数据增广技术平滑和增扩数据集,增强数据的可操作性. 与现有传统卷积网络相比,所提出的包含高阶信息增强模块的CNN模型最佳分类准确率可达88.7%,具有较高可行性与高分类准确率.     

基于实值信号子空间的虚拟阵列解相干算法

针对存在相干信源时,传统的DOA估计算法失效问题,提出一种基于实值特征子空间的虚拟阵列解相干算法.该算法根据虚拟阵列变换的思想,利用阵列接收数据构造虚拟子阵,实现对信号的解相干处理,并将协方差矩阵从复数域变换为实数域,获得一个实值信号子空间,最后利用实数域ESPRIT (Unitary ESPRIT)估计信号波达方向.该方法避免了阵列孔径损失,保持了阵列的空间分辨率,估计精度高,利用个阵元可估计个信源,且引入实数域处理和无需空间谱搜索,运算量小.计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性.