一种声发射源的新型平面定位方法研究

声发射现象中产生的弹性波在传播时声压遵从指数衰减规律,文中提出一种利用声衰减特性对声发射源进行平面定位的能量定位新方法。从理论上导出了该方法的定位计算公式,并用AE21C型声发射仪在高分子合成纤维平板上以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了实验测量,证明这种新的源定位方法可行,并具有无须测量传声媒质的声衰减和声速等优点。     

基于DSP的声发射信号采集及分析系统的研究

本文主要阐述了利用DSP(数字信号处理器)技术的声发射检测系统的硬件构成和部分软件设计,并用所研究系统对在1.7MPa大气压力下的液化石油气储罐的声发射现象进行检测,检测得到声发射参数、声发射信号时域幅值图和声发射源大致定位.结果令人满意,说明利用DSP技术可以对声发射信号进行高频采样,并结合计算机做数字信号处理获得声发射信号的相关情况,从而判断物体内部的微小裂纹的产生和发展.这对于发展声发射无损检测技术有重要的意义.     

Gabor小波时频分析在声发射信号处理中的应用

介绍Gabor小波时频分析的基本理论,用数值仿真举例验证Gabor小波时频分析可同时在时域和频域上来表征信号分布的特点。利用该方法可得到声发射源定位中传感器接收到的声发射信号在时域和频域上的分布,并用于区分声发射信号的传播模式和不同的信号组成,得到声发射波群的准确到达时间,从而提高时差定位的精度。     

基于近场波束形成法的声发射源定位研究

引入近场波束形成法处理声发射信号,研究在小区域布置少量传感器来实现声发射源定位的新方法.首先,利用板波理论进行声发射信号传播特性研究,对比了板中声发射信号与空气中声波传播的差异性,分析了波束形成法应用于声发射源定位的问题.并在板上进行断铅实验,验证了近场波束形成法进行声发射源定位的有效性.最后,在旋转机械碰摩模拟实验台上进行了碰摩实验,利用波束形成法进行碰摩声发射源定位,所提出的方法能有效地定位旋转机械初始碰摩位置.所得结果可为声发射源定位提供一种新途径.     

时间反转在列车转向架声发射源定位中的应用

针对高速列车转向架的动态检测提出一种新的损伤声源定位方法,采用声发射检测技术对转向架易损伤的焊接部位进行时间反转定位方法研究。首先利用有限元软件建立转向架焊接部位结构有限元模型;然后在模型上模拟发出一个声发射损伤信号,通过预置的声发射传感器接收声发射源信号;最后根据时间反转聚焦原理对接收信号进行处理,并通过检测区域成像,确定损伤声发射源的准确位置。数值仿真实验结果表明:该定位方法能够准确定位声源位置,定位结果比常规四点圆弧法更精确。     

断铅试验声发射信号处理与损伤源定位研究

以断铅试验为例模拟材料的断裂损伤事件,进行声发射特征参数和损伤源定位的试验研究,采用小波变换对声发射信号进行分解和重构。结果表明:声发射计数、能量和有效值对断铅具有较高的检测灵敏度;仅依据声发射幅值并不能判断铅芯断裂释放的声发射信号能量的高低。采用4层小波变换将断铅声发射信号分解到不同的频率段并进行重构,将高频接触摩擦信号和低频噪音信号滤除,能准确提取铅芯断裂特征信息。通过布置多个传感器对断铅位置进行定位的方法完全可行,时差线定位偏差不超过10 mm。     

线性神经网络及模态声发射在时差定位中的应用

分析了影响时差定位法精度的主要因素,将线性神经网络方法和模态声发射理论应用于突发声发射定位中,并在板结构上进行实验验证。实验结果表明,达到了精确定位的预期要求,定位不确定度由1.89%降至0.45%,较好地满足了工程实际需要。该方法不仅适用于突发声发射时差定位,也为连续声发射时差定位奠定了基础。     

三维编织复合材料测试中声发射信号的分析与研究

论述了声发射技术在三维编织复合材料弯曲过程中的应用及实验方法,给出了声发射在三维编织复合材料中弯曲过程的特征.为了精确地知道材料的损伤部位,声发射源信号的采集非常重要.试验结果表明,考虑到声发射源定位研究的准确性,建议采用波形分析法.在声发射信号的采集过程中比较了参数分析法和波形分析法.根据信号的衰减程度,选择较准确的声发射源信号.利用小波变换的不同算法得到了三维编织复合材料较准确的声发射信号.     

基于小波变换降噪的声发射源定位方法

选取最优小波基对声发射信号进行小波变换降噪处理,采用阈值法确定不同传感器接收声发射信号时间以提高各向异性材料中声发射源定位精度。在钢板和木板上进行断铅模拟声发射源实验,利用Geiger算法分别计算出降噪前后的声发射源定位结果以验证该定位方法的有效性。结果表明该定位方法能有效减小噪声信号的影响,提高各向异性材料中声发射源定位精度。采用该定位方法对氧化铝陶瓷试件压缩破坏过程中的声发射源进行定位,定位结果有效地反映了材料内微裂纹产生和扩展而导致试件破坏的动态过程。     

滚动轴承故障非接触多传感器声信号融合方法

摘　要：针对移动滚动轴承非接触声发射检测中,一个故障源信号可能被多个传感器采集,致使这些声信号包含故障信息不完整且存在重叠的问题,综合考虑声波传播理论、多传感器声信号时差关系、滚动轴承典型故障撞击频率等,建立滚动轴承故障非接触多传感器声信号融合方法。建立滚动轴承故障非接触多传感器声发射检测试验台,分别采集移动滚动轴承滚动体、外圈和内圈故障声信号。采用融合方法对同声源信号进行处理,利用信号相似理论证明了融合信号与故障源信号的相似程度高于各传感器声信号。采用声发射累计撞击计数法对融合处理后的滚动轴承不同故障声信号进行分析。结果表明,该融合算法能有效地处理多传感器接收的同声源信号,可利用融合后信号进行准确的故障识别。     

传递矩阵-驻波管法研究材料隔声性能

从材料内部声场变化以及材料外部声场变化2个方面研究了材料的隔声性能.首先利用传递矩阵法详细分析了层合复合材料的隔声特型,理论推导了垂直入射平面波声压透射系数和隔声量随密度、声速、厚度以及频率变化的关系式.从实际测试的角度介绍了对材料进行隔声量测试的四通道传声器驻波管法原理,并对其使用的数学计算公式进行了推导.在理论与实际的基础上,分别对一定厚度的钢板和复合材料进行了理论仿真计算和实验测试,结果表明二者基本吻合.     

Effects of standing sound wave on droplet combustion

Combustion of an isolated fuel droplet in acoustic fields is investigated by microgravity experiments. The influence of standing sound wave is examined by varying amplitude of velocity fluctuation, frequency of sound and location of droplet. Variation of flame shape and burning rate is determined. As a result, spreading flame to one direction as well as normal gravity is observed as amplitude of velocity fluctuation increases. On the other hand, hemispheric and conical flames are observed when the amplitude of velocity fluctuation is small. Direction of flame spread is changed depending on relative location between velocity anti-node and the droplet. The cause is considered as acoustic radiation force in standing sound wave. Burning rate is significantly enhanced by velocity fluctuation and the amount of the enhancement is changed by sound frequency or relative location.     

一种声速-位置联合估计的水声导航定位方法

长基线水声导航定位方法利用各信标到水下航行器的信号传播时间和等效声速来估计水下航行器的位置,但各信标到水下航行器的等效声速估计存在误差,导致定位误差较大,且随着导航距离的增加,定位误差呈增长趋势。针对这一问题,提出了一种基于粒子滤波的水声导航定位方法,将等效声速和水下航行器的位置作为估计状态参量,通过测量信标信号到水下航行器的传播时间,建立粒子滤波模型对其位置进行估计,准确地估计并跟踪等效声速变化,从而提高定位精度,减小估计误差。仿真结果表明,在水下航行器初始位置未知的情况下,与常规方法相比,文中所提方法的定位精度提高了4倍左右。     

层状无砟轨道结构脱层缺陷超声成像

无砟轨道是典型的层状混凝土结构,脱层缺陷是其最常见的损伤形式,影响着高速列车的安全运行。传统的合成孔径聚焦成像方法是基于恒定声速的超声检测方法,忽略层间的声阻抗差异以及声波在层间界面处的折射,导致声束难以在缺陷处聚焦,声波在层状结构中传播的时间误差较大。鉴于此,提出了一种多层结构合成孔径聚焦成像方法,充分考虑多层结构中的层间声速差异,采用射线追踪方法准确获取声波在多层结构中的传播时间。在此基础上,分析了不同入射波模式以及不同激发频率对多层结构合成孔径聚焦成像结果的影响。结果表明：采用多层结构合成孔径聚焦成像方法,使用频率为50 kHz的横波入射成像分辨率更高,对无砟轨道脱层缺陷检测效果更好。该研究为该类缺陷检测提供了理论支撑。     

Damage monitoring and identification in SiC/SiC minicomposites using combined acousto-ultrasonics and acoustic emission

The acoustic emission (AE)-based technique is considered to be a promising way to real-time monitoring of microstructural changes and damage evolution in Ceramic Matrix Composites (CMCs). The present paper proposes a testing protocol that combines acousto-ultrasonics (AU) and acoustic emission (AE) monitoring, with a view to obtain both global and local definite characteristics on damage modes and kinetics. It is developed and assessed on SiC/SiC minicomposites, which are appropriate test specimens to establish sound relations between mechanical behavior and damage modes. AU wave velocity measurements provide a global measure of matrix cracking damage and the relations between crack growth and damage characteristics. AE monitoring allows accurate localization of AE sources taking into account wave velocity dependence to damage as well as differentiation of the damage modes, which control the mechanical behavior. Finally, multivariate analysis of AE data allowed classification of signals into clusters, which were successfully associated to the various damage modes.     

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.