基于模态理论降低声发射源定位误差的方法

以玻璃纤维复合材料为研究对象,对声发射波在玻璃钢中传播的频率变化规律进行了研究,发现距声发射源不同位置采集到的声发射波的主要频率范围并不相同;根据模态声发射理论中不同频率段声发射信号传播特性不同的结论,对声发射波经不同通频带滤波器滤波后到达各传感器的时间差的线性关系进行了比较分析,得出声发射波到达时间的精确提取方法,发现模态滤波定位误差明显低于传统时间提取定位误差。     

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。     

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。     

声发射源定位技术

综述声发射源的定位技术，详细介绍基于声发射信号时差测量的线定位和面定位技术，并分析影响声发射源定位精度的因素。     

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。     

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。     

曲面层状介质考虑折射效应的声发射源定位（英文）

为了解决现有声发射源定位算法对多层曲面介质定位结果不准确的问题,提出一种新的考虑折射的声发射源定位算法。利用复合形算法求解得到声发射源坐标,采用断铅试验验证新算法的准确性。新算法定位结果的绝对距离误差小于3 mm,比传统算法有较大的提高。运用数值试验进行定位精度影响因素分析。结果表明,新算法的声发射源定位精度不受层状介质波速比的影响,但测量波速的准确性对定位精度有影响。这些均说明新算法能够在两层曲面介质比如常规三轴压缩测试中得到准确的声发射源位置。     

钢丝绳声发射信号传播特性分析

针对钢丝绳断丝缺陷的在役动态监测需要,提出采用COMSOL软件对钢丝绳的声发射检测信号传播特性进行研究。首先建立钢丝绳结构模型,然后模拟不同频率、不同位置的断丝声发射信号在结构中的传播过程,获得不同位置的信号位移场及能量变化,最后根据导波理论,采用模态特征曲线结合小波变换分析不同类型声发射源的特征频率与模态成分。结果表明:声发射信号传播过程中,对于不同频率和激发方向的声发射源,其主要模态成分和特征频率的差异较大,可根据不同位置的时频分析结果,结合理论频散曲线判别声发射源信号的主要模态特征,并确定结构中声发射源的不同振动方向与中心频率。该研究结果可为钢丝绳损伤声发射检测提供理论参考依据。     

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。     

声发射源多传感器数据融合识别技术研究

波形数字声发射技术的发展给声发射源的特性识别带来了可能。噪声的影响和声发射信号传播过程的复杂性给声源的识别带来一定的困难。为了解决干扰情况下声发射源的定性问题，提出了在决策层上的多传感器数据融合的识别方法。利用定位传感器组中各个传感器得到的数据，同时考虑在同一个定位组中各个传感器所得数据的置信度不同，来对声发射源性质进行识别。实验结果证明，数据融合后声发射源特性识别的可靠性明显大于单个传感器，表明了多传感器融合识别的可能性和有效性。     

基于穷举法的三维声发射源定位算法

声发射源定位算法的选择直接影响数据利用率和定位精度。提出一种基于穷举法的三维声发射源定位算法,针对直接搜索穷举法的计算耗时问题,采用利用传感器激发顺序确定搜索区域的改进措施。执行了不同尺寸试件的断铅激发源定位试验和劈裂试验,给出了搜索节点间距选取的建议,并对某商业AE软件和两种穷举法定位计算的数据利用率、计算耗时和定位精度指标进行了比较和评价。结果表明,恰当选取搜索节点间距可使计算耗时和定位精度达到相对稳定的水平,改进后的穷举法计算耗时约为直接搜索穷举法的20%,穷举法的定位精度和数据利用率均比商业AE软件高。     

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.     

An approach to use an array of three acoustic emission sensors to locate uneven events in machining—Part 1: method and validation

The paper reports on an approach to use the triangulation technique applied to arrays of acoustic emission sensors for the location of uneven events occurring during machining. The generation of some uneven events (e.g. workpiece surface discontinuities, plucking, smearing) in machining can be associated with the release of acoustic emission energy. When more than one cutting edge is in contact with the workpiece (e.g. broaching, milling) it is difficult to associate the burst of acoustic emission signal with the tooth that generated it and therefore to locate, relatively to the workpiece surface, the position of acoustic source. The location of the acoustic source, related to the occurrence of the uneven event, is evaluated by feeding the time delays in detecting the same burst signal by three acoustic sensors placed on the workpiece, into an analytical geometry model. Using numerical methods in Matlab, the analytical solution for the location of acoustic source was found by adding to the system formed by three spherical analytical equations, with the acoustic emission sensors as their centres, the characteristics of the cutting tool path. The methodology has been calibrated using pencil break lead tests to asses the accuracy of the acoustic source location and the requirements of the data acquisition system. ‘Near-orthogonal’ cutting trials were carried out using two different arrays of acoustic emission sensors and the uneven events located relatively to the workpiece surface. It was found that the proposed methodology has potential to locate, at a reasonable accuracy, the acoustic sources that are related to the occurrence of uneven events in machining. This work represents a preliminary investigation to be used for the location of workpiece defects during machining with multiple cutting edge tools.     

煤矿声发射监测中传感器阵列的布置

在声发射监测过程中,传感器的空间布置是影响声源定位不准的关键之一。根据矿区监测特点,从传感器空间布置进行讨论,即开采的区域是动态的,也就要求被监测的区域是动态的变化的,为了在不改变原有传感器阵列基础上,通过增加少量传感器的方法,提高定位的精度,提出了动静结合的传感器布置策略,同时为弥补以往传感器布置不容易监测较小声源信号的特点,通过与无线传感网络相结合,形成传感器阵列的方法,提高监测的精度,到达预测的效果。     

岩石中速度对声发射源定位精度的影响(英文)

为定量研究岩石中速度误差或偏差对声发射源定位精度的影响,分别就一维线和二维平面情况下岩石中声发射源定位情况进行试验。对于线定位,采用花岗岩岩杆,对于平面问题,采用正方体大理岩,用铅笔芯折断的声音模拟声发射源。为比较线定位与平面定位的精度,在大理岩上表面的中线上进行线定位。从速度的多次测量结果来看,线定位的速度变异系数较平面定位各个方向要小。研究发现,对于线定位,绝对距离最大误差在0.8cm左右,当速度相差200m/s时,绝对距离定位误差相差0.4cm左右;对于平面定位,在传感器30cm的阵列情况下,绝对距离定位高达5cm,甚至8.7cm,可见,平面定位速度严重影响定位精度;平面定位误差较线定位误差大,说明在工程实际中,能用线定位解决的问题尽量不用面定位;与常规认识不一致的是,平面定位中6个方向速度的平均值的定位精度不是最小的,而对角线上速度的均值的定位精度最小。     

Acoustic emission source location on a cylindrical surface

Acoustic emission (AE) is a stress wave, generated in a structural material when it is stimulated by perturbations. One of the important features of this technique is to detect the location of the AE source in the structure from the differences in the times of arrival of stress waves at several sensors placed on it. A generalized mathematical formalism for the evaluation of the path travelled by an acoustic wave on the surface of a structure, on the concept of geodesics, is presented. Based on this concept, a mathematical method is developed for the calculation of the coordinates of an AE source on a cylindrical surface by three AE sensors. This concept has not been attempted analytically so far, to our knowledge.     

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。