无须测量声速的声发射源定位方法研究

为消除声速测量偏差给声发射系统带来的定位误差，本文提出一种多探头定位方法。从理论上导出了该方法的线定位和平面定位计算公式，并用AE21C型四通道声发射仪在碳钢管道和平板上以铅笔芯折断产生信号为模拟源进行了实验验证，结果表明用这种新的方法具有较高的定位精度，且定位时只要利用原系统的门槛跨越技术测量各探头接收到信号的时差即可，不必测量传声媒质的声速。     

压力容器上声发射源的新型定位方法

压力容器裂纹扩展时产生的弹性波在传播时声压遵从指数衰减规律,本文提出一种利用声衰减对声发射源进行源定位的新方法。用AE21C型声发射仪对自制的小型高分子合成纤维材料容器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,并具有无须测量传播介质衰减特性、无须测量声速等优点。     

基于小波分析的声发射源定位技术

声发射全波形采集技术为基于波形分析的声源定位方法提供了可能。在板状构件中声波的传播模式较为复杂,且不同模式的波到达时间和波速均不相同,从而带来了声源定位误差。将时频幅度分析方法引入声发射源定位技术：从接收到的信号中提取出某一频率的柔性波随时间变化的规律,在理论分析的基础上证明,这个分离信号的最大幅值点所对应的时间就是该频率柔性波群速度的到达时间。根据这个到达时间,以及实际测量出的群速度就可以实现声发射源更精确的定位,试验结果也证明了这种方法的可靠性。     

针对不连续带洞结构的声发射源定位方法研究

由于兰姆波在舷窗等带孔结构表面的传播路径不再是线性路径,传统方法难以解决撞击的声源定位问题。 本文针对该问题,提出了一种基于声发射的网格映射概率成像定位方法。 该方法通过建立网格映射模型解决了信号传播的非线性路径难题,并通过对网格节点的信号最快传播路径计算得到相应的理论时间差值。 之后利用自适应能量阈值方法与 AIC 方法计算信号的实际到达时间差,通过比较理论值与实际值的偏差构建概率图像以实现定位解算。 通过有限元模拟分析了带洞结构对兰姆波传播路径的影响,给出信号传播路径的确定依据。 通过对 32 个撞击点的定位实验验证了定位方法的可行性,平均绝对误差为 1. 15 cm。     

箱形结构焊缝声发射源定位技术

研究了声波在典型箱形结构中的传播特点,比较了2种布置方式下的线性定位方法,分析了其在焊缝声源定位时的误差,讨论了基于平面定位法的箱形结构声源定位。试验结果表明,箱形结构的准确定位影响因素很多,需要将平面定位方法与线性定位方法等结合起来去实现焊缝处裂纹的定位。     

焊缝结构形式与声发射源定位关系的研究

通过比较图１所示的球形容器和柱形容器声发射源定位结果，球形容器声发射源定位精度低于柱形容器。本文就其原因进行了讨论并得出四点结论。     

基于声发射定位算法的故障检测技术研究

高精度的声发射源定位能够帮助工程人员快速定位故障或异常发生的位置,可用于对大型设备进行结构可靠性监测和检测。为了提高声发射源定位的精度,提出一种融合了Geiger定位方法、同伦算法及牛顿梯度方法的源定位算法。采用Geiger迭代定位方法实现对源定位信息的迭代更新,并将更新信息的求解转变为对不适定问题的求解。同伦算法和牛顿梯度方法的结合,避免了常规不适定问题求解方法中耗时的矩阵求逆,优化了求解过程。实验结果表明,所提方法优于常规定位算法,可实现对声发射源位置信息的高精度求解。     

基于能量衰减模型的转子碰摩声发射源次梯度投影定位方法

由于旋转机械结构的复杂性,转子碰摩声发射信号在复杂体结构的传播过程中,多模态波传播速度不同且信号畸变严重,传统的时差定位法难以得到准确的碰摩源。根据声发射信号传播时能量与声源距离按反比关系衰减的特点,建立信号能量衰减模型,将目标声源位置限定于圆心和半径都为传感器对的能量比函数的超球上,并将定位问题转化为估计问题,采用自适应次梯度投影系统估计算法逼近声源位置。该方法基于能量比而非能量,因此即使在声源能量显著变化时其定位精度也不会受到显著影响。当安装多对传感器时,可以决定更多的超球,因此该方法还适用于多只传感器组成的阵列定位。在转子试验台上模拟碰摩故障,采用该算法进行碰摩源定位。试验结果表明,该算法具有比时延估计算法更高的定位精度,且具有良好的收敛性能和较低的计算复杂度。     

基于信息熵的轧辊裂纹声发射三维定位方法

在平整机的轧制过程中,轧辊表面承受巨大的接触应力、交变应力和摩擦力作用,易产生裂纹。在复杂载荷的作用下,裂纹会成为疲劳核心,其尖端的应力急剧增加并导致裂纹扩展,严重时会造成断辊事故发生。同时,裂纹的不断扩展伴随着应力波的释放,产生声发射(Acoustic emission,AE)现象。利用声发射技术对平整机轧辊裂纹进行定位,不需要全辊身进行逐点扫描,检测效率高,实时性好。针对平整机轧辊的声发射三维定位中存在的定位"多源性"干扰问题,提出基于信息熵的轧辊裂纹声发射三维定位方法。利用信息熵对声发射参数进行权重的量化,进而获得评价轧辊状态的综合指标;根据正常辊综合指标的分布,确定干扰源的指标范围;利用此范围将裂纹辊中的干扰源有效剔除,进而提高裂纹辊的定位精度。利用该方法对某钢厂冷轧平整机的正常辊和裂纹辊的试验数据进行分析,处理前后的结果验证了方法的有效性,为准确及时地检测出裂纹的位置信息、保证轧辊的安全生产提供有力的数据支持。     

火车轮裂纹声发射源定位技术研究

针对火车轮运行过程中受变载荷作用产生的裂纹具有的特征,对现有的裂纹声发射定位技术进行了优化.在硬件上采用更适用于车轮运行环境的安装方式,并确定了前向通道的各项参数.根据模态声发射理论,即AE信号在传播过程中具有的频散现象和多模态特性,通过对同一模式波到达各传感器的时差信号的精确分析,采用时差法和面域定位相结合的方法进行源位置的计算.由于采用多种技术进行分析,结果将更为精确.     

基于MEEMD-AIC的簇绒地毯织机噪声源识别方法

簇绒地毯织机噪声信号由多个噪声源信号混叠而成,为实现簇绒地毯织机噪声源识别,提出了一种基于改进集总平均经验模态分解(modified ensemble empirical mode decomposition,简称MEEMD)和赤池信息量准则(Akaike information criterion,简称AIC)的噪声源识别方法。首先,利用MEEMD将测得的噪声信号分解为有限个本征模态函数(intrinsic mode function,简称IMF)分量;其次,对分量矩阵的协方差矩阵进行奇异值分解(singular value decomposition,简称SVD),得到矩阵特征值;然后,利用AIC准则估计有效分量的个数,同时结合能量特征指标和皮尔逊相关系数法筛选出有效分量;最后,对筛选出的有效分量逐一进行时频分析,实现簇绒地毯织机噪声源识别。结果表明,耦联轴系中钩轴振动是簇绒地毯织机最主要的噪声源,该方法适用于簇绒地毯织机噪声源识别,对实现簇绒地毯织机主动降噪提供了理论支持。     

基于FBG和BP神经网络的声发射定位方法

针对传统基于神经网络的声发射定位选择的样本不具有广泛代表性的问题,提出了基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感和反向传播(back propagation,简称BP)神经网络的声发射定位技术。该方法使用提取的窄带信号间时差作为样本,无需考虑损伤特性及波速对定位的影响,同时使用Levenberg-Marquardt(简称LM)算法训练样本,提高了BP神经网络的训练速度。在500mm×500mm的铝合金板上进行实验,声发射定位的平均误差为6.65mm,验证了该方法的有效性和准确性。     

基于模态分析和小波变换的声发射源定位新算法研究

针对传统声发射源定位中，声发射信号到达传感器的时间受设定门槛电压影响很大，导致声发射源定位效果较差，提出了一种声发射源定位新方法。根据模态声发射理论，携带声发射源信息的声发射信号在结构中传播过程中，具有频散现象和多模态特性。因此，声发射源定位应基于同一频率下、同一模态导波到达各个传感器的时间和传播速度。通过对声发射信号进行Gabor小波变换的方法，在时频空间内确定某一频率下某一模态导波到达传感器的时间；并通过数值计算得到该频率处模态导波的群速度，从而实现声发射源的准确定位。通过薄板中声发射线源定位试验，证明了该定位算法的有效性。     

基于阵列的声源定位系统

设计了一种基于虚拟仪器技术与阵列的声源定位系统,该系统以基于四元阵的定位模型算法为理论基础,并进行了现场实验,证明了该系统实际运用的可能性。     

基于声发射技术的绝缘子在线监测方法的研究

通过对绝缘子现行的污秽监测方法的研究分析,提出了基于声发射技术的绝缘子污秽放电在线监测方法,对电晕放电和污秽放电声发射信号进行了实验研究,并对两者放电声发射在波形相位与强度上的差别进行了分析比较,基本消除了电晕放电对污秽放电声发射信号的干扰,从而揭示了污秽放电的严重程度和声信号之间的关系,证明了声发射技术在绝缘子在线检测上的可行性。     

基于光纤光栅和支持向量机的声发射定位系统

利用光纤光栅传感器和边缘滤波原理构建传感系统,结合小波分解与重构和支持向量机算法,对铝合金板声发射定位进行了研究。根据划分区域进行声发射实验,探索声发射源所在区域与信号特征之间的关系。在对声发射信号进行小波分解的基础上,使用近似系数和细节系数进行重构,并对重构后的各信号计算其振荡能量作为信号特征,进行声发射区域识别。以重构信号的振荡能量作为输入、声发射区域位置类别作为输出构建支持向量机多分类模型,实现了声发射区域定位识别。实验结果表明,在400mm×400mm×2mm的铝合金板上对36个测试样本进行了多次声发射区域定位识别,在180次模拟实验中实现了176次声发射区域准确定位,正确率达到97.78%,声发射区域识别精度为30mm×30mm。该研究结果为机械结构的声发射区域定位检测提供了有效方法。     

基于风险腐蚀速率的储罐底板腐蚀声发射量化评价方法研究

基于统计理论,引入风险概念,综合分析储罐底板腐蚀的声发射检测和漏磁检测数据,得到基于漏磁检测数据的声发射参量对储罐底板腐蚀的量化方法。通过对6台储罐的分析,得到某一地区介质为原油的一类储罐的声发射典型参量与储罐底板腐蚀的量化关系,即声发射活度与风险腐蚀速率CRP的关系为：y=13946．9758x,得到CRP与实际腐蚀速率CTP的关系为：Y=12．0412x。对评估储罐进行声发射检测,利用该评价模型可得到CRP,进而得到管理腐蚀速率CMP,为储罐管理维修决策提供依据。     

基于在系统可编程模拟电路的声发射前置电路设计

介绍ispPAC在系统可编程模拟电路的技术特征、工作原理和应用，分析了声发射检测系统对前置电路的要求，并在ispPAC技术的基础上，实现了声发射前置电路设计。     

基于声发射信号的精密外圆切入磨削效率优化

针对精密外圆切入磨削加工时磨削效率问题进行研究。建立了磨削进给量与磨削时间的关系方程,进而得到磨削深度与时间的关系方程;建立了声发射信号的磨削理论模型,在线识别砂轮运动去除状态,通过加工试验分析磨削时间对磨削表面粗糙度和加工精度的影响;结合试验得到的声发射均方根信号进行曲线拟合,编写磨削时间在线分析软件,减少无效的磨削时间,提高磨削效率。试验结果表明:该方法能够在满足加工工艺的前提下,提高精密磨削切入磨的效率。