声发射检测中利用能量进行定位的新方法

声发射检测过程中,对缺陷的定位是重要的一个步骤,传统的声发射检测利用时差定位方法,而时差定位里重要的参数是声速。通过推导,得到一种利用声衰减特性和能量参数对声发射源进行定位的新方法,并用声发射仪对普通钢件以铅笔芯折断作为模拟源进行测试,证明这种无需声速测量的新方法可行,且准确性可以得到保证。该方法的提出为声发射定位技术拓展了新方向,对提高声发射检测质量有一定的帮助。     

基于Lamb波的风电叶片复合材料声发射源定位研究

声发射波在风电叶片薄板结构中传播时产生的多模态效应及频散现象使得波速的测定较为困难,导致声发射源定位误差过大。针对以上问题,从声发射波传播的物理机制出发,利用完备总体经验模态分解(CEEMD)结合Lamb波理论对风电叶片复合材料在不同应力状态下产生的声发射波进行断铅实验研究。研究结果表明:作用于叶片薄板结构的应力方向不同,将会产生不同频率、不同声速的应力波。垂直应力主要激发出弯曲波,该波波速较低(约1 357 m/s),幅值衰减较快,频率主要集中于50 kHz左右;平行应力主要激发出扩展波,该波波速较高(约3 634 m/s),幅值衰减较慢,频率主要集中于150 kHz左右。扩展波无频散效应且衰减较慢,更加适合风电叶片薄板结构声发射源定位。     

声发射检测中背景噪声对线定位精度影响研究

为了定量分析背景噪声对声发射源线定位的影响,分别在半消声室、一般实验室和建筑工地三种环境下,进行了声发射模拟源直线定位的测试,并且通过改变门槛值分析测量定位值同实际定位值之间的误差.实验结果表明,背景噪声对声发射传感器附近声源的影响大于定位区间中部的声源.     

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.     

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.     

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。     

基于声发射衰减特性的故障行星轮定位研究

行星齿轮箱是风力机传动装置的重要组成部分,行星轮在低速重载、既自转又公转的复杂环境下容易诱发故障,其故障诊断特别是故障行星轮定位一直是研究重点和难点。建立了行星轮齿轮箱实验装置,模拟了行星轮故障,并利用声发射信号进行故障行星轮定位。实验研究了声发射信号在齿轮内部、齿轮与齿轮之间的传播特性,利用信号的幅值衰减特性简化了故障定位模型。利用信号幅度随信号传播距离增加而呈指数衰减的关系,建立了故障源定位方程组,从而获得故障齿的啮合位置,进一步确定故障行星轮的位置。实验结果表明:利用声发射信号的幅值衰减特性能够较为精确的确定故障行星轮的位置。     

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。     

基于聚类分析的罐底声发射检测信号融合方法

采用声发射技术进行罐底腐蚀与泄漏检测过程中,需要对多个传感器的检测到的声发射信号进行融合处理,将属于同一声发射源的声发射信号判定为一个声发射事件。但是在现场检测过程中,由于噪声的存在,使得在声发射信号融合处理时容易对声发射源产生误判。针对该问题,提出了一种基于聚类分析的罐底声发射信号融合方法,其基本原理是先根据事件定义时间进行初始声发射事件判定,然后采用聚类分析方法对初始声发射事件中的信号进行分类,将每一类信号分别判定为一个声发射源。现场实验表明采用该方法抗噪声干扰能力强、误判概率低,能准确反应罐底腐蚀的实际情况。     

复合材料损伤失效的声发射检测研究进展

综述了复合材料损伤失效的声发射检测研究进展,从损伤源定位及损伤模式的识别与分类两方面进行了介绍。在损伤源定位方面模态声发射相比模式识别更有效,在损伤模式的分类方面模式识别技术更加有效,且人工神经网络及小波神经网络在复合材料声发射方面的研究较多。另外,介绍了模糊模式识别技术用于声发射信号分类及聚类的研究情况,根据复合材料声发射信号复杂重叠性的特点,模糊理论结合模式识别技术可以进一步实现复合材料声发射信号更有效的分析。     

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.     

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。     

基于时序分析的拉深件成型裂纹的特征参数提取

研究金属拉深制件声发射信号特征参数的提取对判断成型制件的质量尤为重要。研究采用时序分析和MATLAB对经过小波包分解的声发射信号进行特征参数的提取。在此过程中利用时间序列的自相关系数和偏相关系数的拖尾性及截尾性来判断模型的类型;采用FPE (final prediction error,最终预测误差0029准则对模型进行定阶;以最小二乘估计法对模型的参数进行估计。最后,根据所建立的自回归谱模型提取声发射信号的特征参数。研究结果是通过此方法成功提取到了金属拉深制件声发射信号的特征参数及其分布图,为成型制件质量的判断提供了有利的依据。     

基于粒子滤波的液态场环境声源定位方法

研究了石油储罐罐底腐蚀声发射源的定位方法.针对有限空间液态场中水声信号的多途效应严重影响声源目标定位问题,提出一种基于粒子滤波的到达时间差(TDOA)声源定位方法,充分考虑广义互相关结果中多途效应导致的多个峰值,采用高斯似然函数进行重要性采样,实现对多途效应影响的抑制.水池实验结果表明这种方法比传统的Chan方法具有更高的定位准确性和精度,定位结果的均方根误差(RMSE)为Chan方法的10%,提高了定位性能.     

基于AR模型的声发射信号到达时间自动识别

声发射信号到达时间的信息,对于声发射事件的定位、识别以及声发射源机理分析都是非常重要的。实际应用中,常用人工读取或通过设定幅值阈值来获取信号的到达时间。针对以上常用方法的缺点,本文结合噪声信号的AR模型和声发射信号的AR模型,应用Akaike信息准则,实现了对声发射信号到达时间的自动识别。对实验数据的识别结果显示,该方法对信号的幅频特性变化比较敏感。在相同信噪比的情况下,该方法识别的偏差要小于阈值法。当信噪比较低时,阈值法可能会给出错误的结果,而该方法仍然能够给出较准确的结果。     

基于核主成分分析及支持向量机的水轮机叶片裂纹源定位

结合核主成分分析(KPCA)以及支持向量机对水轮机转轮叶片裂纹源的声发射信号进行定位。结果表明,利用核主成分分析提取的特征参数进行定位的精度高于原始参数的定位精度,即输入9个特征参数时,支持向量机在叶片区域的识别率为100%,在裂纹源对焊缝距离的支持向量回归分析中的最大误差为20cm。因而结合KPCA和支持向量机对复杂的大尺寸结构进行定位是一种较好的方法,既减少了输入信号的维数,又提高了定位精度。