岩石力学试验中的声发射源定位技术

在岩石力学实验中，声发射源定位的研究方法，是实验室声发射研究的重要方面。在总结前人关于声发射源定位在实验硬件和定位算法两方面工作的基础上，从定位算法上着重分析了当前几种地震模拟岩石力学实验室声发射定位方法的利弊，指出了未来声发射定位方法可能的发展方向，并从定位算法上阐述了提高AE定位精度所必须克服的障碍。     

压力容器模拟缺陷的声发射定位

针对核反应堆环境下压力容器的缺陷检测,为避免检测人员长时间接触辐射剂量,采用声发射检测技术,开展了压力容器模拟缺陷定位试验。根据声发射源性质的不同,分别采用时差定位法和衰减定位法,通过试验标定了两种定位方法的重要参数,实现了模拟声发射源的定位,并且通过试验验证了定位结果的准确性。试验结果表明,时差定位法和衰减定位法均适用于定位突发型声发射源,而连续型声发射源可采用衰减定位法进行定位,定位最大误差均不超过传感器间距的10%,定位效果良好。     

模态声发射——声发射信号处理的得力工具

模态声发射是声发射信号处理技术的得力工具。介绍它在声发射源定位、复合材料损伤源识别、疲劳裂纹萌生和扩展的声发射监测以及日历损伤声发射评价等工程实践中的应用。     

小波变换用于声发射波波达时间的研究

基于模态声发射和互相关技术,利用小波变换的方法,计算声发射波达时间,进而进行声发射源定位,提高了定位精度。     

基于时差收敛算法的声发射源定位方法

针对传统基于时差的声发射定位方法精度不够高及稳定性不足,且易受检测环境影响的问题,提出了一种基于收敛算法的声发射源定位方法,经过循环迭代不断优化声发射信号到达时刻的计算方式,使得定位计算重构的定位源稳定收敛在近似同一区域,从而提高声发射源的定位准确度。     

螺旋肋钢丝与混凝土粘结滑移的声发射检测

声发射技术作为一种新型动态无损检测方法,可动态检测在役钢筋混凝土结构的粘结滑移性能。对螺旋肋钢丝与混凝土拔出试件进行拔出试验,利用声发射技术对其拔出过程中的声发射特征信号进行处理与分析,得出这两种材料粘结滑移的声发射特征;通过三维时差定位方法对拔出过程的声发射源进行定位,由定位结果可知,声发射源点主要分布在粘结滑移界面,证明与实际受力结果吻合;最后结合试验数据,建立了粘结破坏过程的受力状态与声发射能量参数间的对应关系。     

基于Lamb波频散特性的声发射源平面定位新方法

针对传统的声发射源平面定位中各传感器灵敏度差异和门槛值设置不同对时差定位精度影响较大的问题，通过研究弹性波在薄板中传播的特性即Lamb板波频散特性，借用模态声发射的概念将单个传感器接收到的信号利用Gabor小波时频分析得到不同模态的峰值到达时间，并在引入速度因子概念的基础上，讨论了两种不同的声发射源平面定位方法，即同一频率不同模态的定位方法和同一模态不同频率的定位方法，试验证明两种方法都能得到模拟源的正确定位，不仅从根本上避免了传感器间灵敏度差异对时差定位精度的影响，而且还可以减少平面定位中传感器的数量，避免三角形定位中伪定位的出现，并适用于传统的声发射源平面定位中不易布置传感器阵列的结构健康无损监测。     

压力管道声发射检测缺陷定位仿真及验证

从数值仿真和物理试验两种角度对压力管道声发射检测缺陷定位技术进行分析。首先推导了压力管道检测中声发射源定位的计算公式,而后使用多物理场耦合有限元分析软件COMSOL仿真模拟了声-压电的能量转换过程,最后使用声发射检测设备进行定位试验。结果表明:利用声发射技术对压力管道进行缺陷初定位,其结果准确可靠,可为压力管道的缺陷量化分析提供有力的先期基础。     

曲面和三维结构的声发射源定位方法

曲面和三维结构的声发射源定位方法主要有时差定位法、区域定位法、相关关系定位法和模式识别定位法。详细介绍曲面和三维结构的时差声发射定位方法。     

无需预先测速的长方体监测网络声发射源三维解析定位方法(英文)

为得到未知波速结构声发射源定位坐标求解的解析解,将传感器阵列简化为长方体,以求得最小监测网络下的声发射源定位解析解。考虑传感器在长方体表面不同位置的各种情形,建立对应的定位控制非线性方程组。根据建立的方程组和到时差,将监测网络分为3种情况,分别求得未知波速情况下采用5个传感器进行定位的声发射源定位解析解。将得到的声发射源定位解析解应用到数值和声发射试验中进行验证。结果显示,所求得的解析解避免了预先测定波速与迭代算法求解给定位带来的误差,定位结果与真实坐标一致。     

Acoustic emission source location considering refraction in layered media with cylindrical surface

To solve the problem that the existing acoustic emission (AE) source location algorithms cannot always obtain accurate results for multilayer cylindrical media, a new acoustic emission source location method considering refraction was proposed. AE source coordinates were solved by the complex method. Pencil-lead-break experiments were used to verify this method. The absolute distance errors of location results are less than 3 mm, much less than those by the traditional method. The numerical experiments were used to further analyze factors that affect location accuracy. The results of numerical experiments show that the location accuracy of the proposed method is not affected by the ratio of wave velocities but affected by the measurement accuracy of wave velocity. These results show that new method can obtain accurate AE source location in the two-layered cylindrical surface media such as the triaxial compression test.     

Influence of temperature on acoustic emission source location accuracy in underground structure

An acoustic emission (AE) experiment was carried out to explore the AE location accuracy influenced by temperature. A hollow hemispherical specimen was used to simulate common underground structures. In the process of heating with the flame, the pulse signal of constant frequency was stimulated as an AE source. Then AE signals received by each sensor were collected and used for comparing localization accuracy at different temperatures. Results show that location errors of AE keep the same phenomenon in the early and middle heating stages. In the later stage of heating, location errors of AE increase sharply due to the appearance of cracks. This provides some beneficial suggestions on decreasing location errors of structural cracks caused by temperature and improves the ability of underground structure disaster prevention and control.     

传感器阵列对岩体微震/声发射源定位精度的影响（英文）

随着开采深度增加,岩体动力灾害日益突出。微震监测已成为岩爆、顶板坍塌等岩体动力灾害监测的重要技术手段。传感器阵列布设作为信号采集的第一步,严重影响信号源的定位精度。讨论和总结有关由传感器阵列布设引起的微震(MS)和声发射(AE)震源定位误差的重要研究,并分析传感器数量、传感器布设形态以及传感器与震源距离对MS/AE源定位精度的影响机制。随后,结合工程实践和实验室测试,给出传感器阵列的一些布设原则,并通过现场应用进行验证。另外,综合考虑影响传感器阵列布设数量、形状和距离的因素,找到最优布置方案,可大幅度改善信号采集效果,提高信号源定位精度。最后,对提高MS/AE源定位精度所面临的挑战和传感器阵列方面相应的应对策略进行展望。     

厚壁压力容器声发射技术声源定位误差分析

声发射技术（AE）已经被广泛应用到压力容器、压力管道等检验中。声源定位在整个声发射检验与评定结果过程中起重要作用,目前这方面的研究热点是如何提高定位精度。声发射技术通常采用时差定位法来检测压力容器和压力管道的缺陷,通过检测声波到达不同传感器的时间来确定声源位置。对于厚壁压力容器来说,若声源位于容器的内表面或内部,显然容器壁厚会对声源的精确定位产生一定的影响。针对此问题,详细推导并得出厚壁压力容器中声发射检测的定位误差的解析解,分析和讨论了声源定位误差的变化规律。分析结果表明,定位误差的试验值和理论分析符合良好,计算数据与试验值之间的最大误差为7．12％。当容器壁厚小于600mm的情况下,建议实际声发射检测中对声源位置200nm以内区域采用其他常规无损检测方法进行复验以确定实际声源位置。     

一种立方体监测网络的声发射源和微震源解析定位方法(英文)

通过选取合理的坐标原点及传感器位置简化声发射源定位方程, 得到声发射源或微震源三维定位方法的解析解。算例研究表明,对于传感器阵列内、外的声发射源事件, 解析方法定位结果完全与实际坐标一致;对于传感器阵列内的声发射源事件,传统方法略有误差,一般为 0.010.03m, 而对于传感器阵列外的微震源, 传统时差定位方法的定位误差很大,最大的达到 1080986 m;采用横截面为 100mm×98mm、长度为350mm 的花岗岩试样, 进行 5 次断铅定位实验,分别用传统方法和解析方法进行定位,结果发现在监测网络外的4个声发射事件, 解析定位的误差亦小于传统方法的定位误差。可见解析定位精度较传统方法有明显提高,最高可提高 17.61mm;利用解析解定位, 无需确定拟合初值和拟合迭代算法, 仅通过简单的四则运算即可定位,用常规的计算器或Microsoft Excel 即可求解。     

基于HHT变换的声发射源平面定位方法

为了应对空间碎片的威胁,研制了一种基于声发射技术的用于实时监测空间碎片撞击航天器的在轨感知系统。对平面声发射源精确定位技术提出了需求。声发射信号属于非平稳随机信号,传统的小波变换无法充分获得其中携带的信息。利用HHT技术分析声发射信号波形,改进了AO模态到达时刻的确定算法,提高了线定位精度。在此基础上,将平面定位问题转化为求取函数最小值的优化问题,并利用单纯形法进行求解。在铝合金板上对铅芯折断波源进行了定位试验,结果表明,相对于小波变换,HHT更适于分析声发射信号;改进后的线定位方法和双时标法可有效应用于各向同性板的定位问题。研究结果为空间碎片在轨感知系统的研制提供了参考。     

飞机蜂窝复合材料板压缩过程的声发射定位研究

声发射检测的主要目的是发现声发射源和有关源的信息,声发射源定位是声发射检测中至关重要的指标,其准确程度反映了声源的检测位置与实际缺陷源位置的符合程度。本研究针对复合材料的特性,结合实际情况进行了声速和衰减测量实验,并通过断铅实验对复合板进行声发射定位。通过对复合材料板压缩实验的在线监测,基于声发射信号参数的提取及关联图分析,给出了各损伤阶段的参数特征,以及声发射监测区域内的裂纹萌生扩展断裂的时间和位置。研究结果表明,复合板实际断裂位置与声发射监测得出的位置相吻合。     

管道声发射泄漏检测技术研究进展

声发射检测的目的是获得声发射源的有关信息(如声发射源的特征和位置等)。管道泄漏声发射信号既携带结构的某些特征信息(泄漏孔大小和位置等)，同时又有很大的随机性和不确定性，属于一种非平稳随机信号。在分析管道泄漏声发射信号特点基础上，着重对管道声发射泄漏检测技术及信号处理方法的最新研究进展进行了回顾。模态声发射能够解决常规声发射技术发展中的问题，是一种潜在的能够实现管道泄漏定量检测的方法。