基于小波变换时频能量分析技术的岩石声发射信号时延估计

声发射源定位技术是根据各传感器接收声发射信号的时差来实现损伤定位的,时延估计精确程度直接影响声发射源定位的精度。首先,在对不同损伤的声发射波形模式和频率识别的基础上,利用小波变换提取相应的单一频率或某一很窄频率段内的波形,并据此实现不同传感器在该频段的时延估计,为声发射源定位提供一个更为科学的方法;然后,使用Hyperion超声波系统,对单轴加载条件下岩石破裂过程中的声发射信号进行监测,并使用仪器自带的定位算法实现声发射源定位;最后,基于小波变换的方法对岩石试样声发射信号的时频能量分布特征进行分析,实现声发射源定位,并将定位结果与试样的真实破裂模式进行比较。试验结果表明,基于小波变换时频能量分析技术有利于减小声发射源定位的误差,从而提高材料损伤定位的精度。     

基于小波包变换及互相关的古建木材声发射源定位研究

为研究古建筑木构件在承载过程中产生损伤定位问题,利用铅芯折断在木材表面模拟损伤源结合声发射技术对产生的损伤源进行检测。对采集的声发射信号首先采用小波包分解重构对信号进行去噪处理,利用互相关技术对重构信号进行互相关分析进而确定信号到达各传感器时差,最后结合时差定位法对声发射源进行定位。试验结果表明：该方法可以有效提高损伤源的定位精度,理论值与实际位置相差很小,从而为准确地反演出声发射源提供有效途径。     

油气储罐缺陷的声发射无损检测定位精度优化

为实现油气储罐罐体损伤部位声发射信号源的精确定位,提出一种优化定位方法。该方法对基于时差定位算法主要影响因素(噪声干扰、信号衰减、波速变化、传感器布置以及尺寸效应等)的影响机理进行理论分析,然后找到声发射源定位算法与各影响因素之间的对应关系,完成相应源定位参数的优化设置,最后以罐体部分区域为研究对象,分别对源定位参数优化设置进行对比试验验证。实验结果表明,该优化定位方法通过对各影响因素对应的参数优化设置,能有效地减小油气储罐中声发射源定位的误差,提高其声发射源的定位精度,为反演声发射源提供了一种有效途径。     

基于频谱分析和卷积神经网络的岩石声发射信号定位研究

众所周知,在声发射测试中,如何准确定位源位置意义重大。传统的声发射定位方法存在波速模型和到时拾取不准等问题,导致其定位精度不高。因此提出一种将频谱分析与卷积神经网络相结合,无需波速模型与到时拾取的声发射定位方法。具体而言,基于主动源声发射试验收集的声发射全波形信号,首先通过小波分析得到正方体花岗岩试样各面声发射信号的频谱分布情况,根据声发射信号的频谱差异性对声发射信号进行面源定位,将复杂的三维空间定位转化为二维平面定位;继而设计一个卷积神经网络,对各面断铅点的声发射信号进行短时傅里叶变换,将得到的同时包含时域与频域信息的信号频谱图作为卷积神经网络的输入特征,各断铅点的二维空间坐标作为输出特征,进行训练、测试和验证,对各面断铅点的声发射源进行二维定位。结果表明,布设传感器的XOZ-面平均定位误差为0.5 cm,试样两侧面YOZ+,YOZ-的平均定位误差为0.7 cm,对立面XOZ+的定位误差为1.0 cm。综上所述,研究有效提升了声发射定位精度,且规避了传统定位方法存在的不足,为岩石声发射定位提供一种新思路。     

基于波束成形算法的板状结构主动Lamb波探伤定位

基于Lamb波的板状结构损伤检测定位大多依赖于波达时间或波达时间差,定位精度受时差测量精度影响显著。本文结合传感器网络阵列和Hilbert变换信号处理技术,将波束成形算法应用于板状结构的主动Lamb波探伤定位成像研究,并通过ABAQUS有限元模拟验证。结果证明所提出的方法能有效地定位损伤位置,并形象地展示定位结果。     

锈蚀钢筋混凝土梁加载过程中声发射信号特征

对不同锈蚀率下钢筋混凝土梁的加载破坏过程进行了声发射试验,研究了声发射事件定位结果与梁构件裂缝开展位置的对应关系及声发射信号特征.结果表明:对于不同锈蚀率下的钢筋混凝土梁,声发射事件定位结果与裂缝位置具有较好的对应性,利用声发射技术对缺陷源进行定位是可行的,并且可根据声发射事件数量的增长情况来判断梁构件的受力阶段;随着应力水平的增大,钢筋混凝土梁声发射信号频段中心由低频向高频转移;随着钢筋锈蚀率的增大,钢筋混凝土梁在破坏过程中的声发射事件数量减少,其释放的总能量降低.     

供水管网漏损定位方法的研究

漏损定位是供水管网运维的重要工作,对漏损定位方法的总结梳理具有现实价值。采用文献综述的方式将典型漏损定位方法按照单管漏损和区域漏损两种不同应用场景进行分类。研究表明：在有效滤波的前提下,基于声发射技术和负压力波技术的互相关信号分析方法在单管漏损定位应用中潜力较大;基于水压梯度和数据驱动原理的漏损定位方法更适合区域漏损应用场景。研究认为传感器技术依旧是供水管网漏损定位方法的基石,不同的应用场景下采用多技术融合或许更能发挥效力。智慧水务背景下,建议关注多漏点问题的声发射技术以及多传感器方法的研究。     

相对定位方法在非完整岩体声发射定位中的应用

声发射技术是研究岩石变形破坏微观机理的重要手段，对研究岩石失稳的机制和前兆具有重要意义，而其定位技术是诸多研究的基础。应用对速度结构依赖较少的相对定位方法，对非完整、非同性介质岩石试验中的声发射事件进行了定位研究。定位结果表明，相对定位方法可用于复杂样品声发射事件的定位，其可靠性及精度比以往有所提高，在震相到时自动识别的基础上，可用于大批量声发射事件的连续定位。     

二维非测速条件下声发射震源定位方法试验研究

针对岩体工程震源定位问题,基于已有的二维非测速条件下声发射震源定位方法,将传感器布设方式由等腰直角三角形改进为任意三角形,实现传感器布设一般化,并将其推广为适用于岩石材料的震源定位方法。开展花岗岩平板定位试验研究,选取3种典型传感器布设方式(等腰直角三角形、一般直角三角形、等边三角形)验证该方法的适用性。结果表明:(1)采用互相关技术能够准确计算相似波形信号之间相位差及声发射信号到达相邻传感器的时延;(2)震源定位结果均分布在实际震源周边,定位误差较小,且6次重复试验定位结果均方差较小,离散性低;(3) 3种传感器布设方式震源定位结果的较优点比例分别为82.6%,84.0%和71.0%。验证了该定位方法在岩石类非连续介质中的适用性与准确性,相关研究成果可为深部围岩开挖诱发的板裂破坏监测定位提供理论支撑。     

声发射技术的裂纹失稳预测分析

当前在定量分析、对原料的估计和损耗的估计以及工程应用方面都未产生实际的进步。文中基于声发射技术的混凝土损伤检测,分析了声发射技术的基本原理和小波分析声发射源信号处理,在混凝土材料声发射的分析中探讨了混凝土材料声发射的特点和应用的试验方法,结果表明声发射技术能够较早的预测裂纹失稳的发生,在分析材料损伤发展中具有明显优势,这一研究对于进一步促进声发射技术在混凝土损失检测中应用具有一定的意义。     

岩石微破裂损伤演化诱致突变的数值模拟

基于岩石变形过程中损伤局域化现象，根据岩石材料随机性的特点，通过二维网络系统损伤演化的有限元数值模拟发现：岩石微破裂在损伤演化过程中显示出从均匀随机的无序逐渐向局域化的有序转化特征，不论微破裂如何演化，最终都诱致岩石网络系统产生突变破裂现象。用岩石微破裂与声发射具有一致性的假设，模拟出岩石破裂过程中声发射空间分布的规律。     

声发射技术在纤维混凝土中的应用现状与展望

声发射技术是检测材料内微观过程的非常灵敏的技术,从声发射在各种纤维混凝土应用中的优势、可行性等方面进行了论述,介绍了声发射在纤维混凝土应用中的最新进展,并进行了展望。     

锈蚀钢筋混凝土声发射在线监测试验研究

采用声发射技术,对锈蚀过程中的钢筋混凝土试件进行在线监测,研究声发射信号与实际锈蚀位置及锈蚀程度的关系.结果表明：钢筋混凝土加速锈蚀过程中,声发射定位结果图与试件锈蚀的位置和分布情况,声发射定位事件数与试件实际锈蚀程度都有较好的一致性.利用声发射技术对试件的整个锈蚀过程进行在线监测是可行的,在线监测的声发射信号数据可以有效地反映钢筋锈蚀的分布及程度.     

Acoustic emission at failure in quasi-brittle materials

Development of failure in quasi-brittle materials is associated with microcracks, which release energy in the form of elastic waves called acoustic emission. From three types of tests — diametral compression, flexure and indentation — on specimens of high strength concrete, locations of acoustic emission were observed to form in the critically stressed region in a more or less diffuse manner for stress below the material's strength. However, as damage increased and peak stress was reached, a coalescence or localization of damage occurred and the zone formed a distinct volume, the so-called intrinsic process zone. Typically, the zone was similar in length for specimens of various size. Thus, it appeared that the acoustic emission technique was able to identify a characteristic length of the quasi-brittle material.     

基于声发射试验与线弹性能判据的玲南金矿岩爆研究

 以玲南金矿深部赋存的中粗粒二长花岗岩、蚀变带矿石为研究对象,现场取样并使用GAW–2000型微机控制电液伺服刚性压力试验机进行单轴压缩破坏试验,借助AE21C声发射检测系统对试件的加载破坏全过程进行声发射响应信号记录;通过对试验结果进行分析,揭示玲南矿区深部赋存两种岩石的破坏及声发射响应特征;在室内岩石力学试验与现场调研的基础上,结合线弹性能判据,确定玲南金矿十九中段不同岩石的岩爆倾向性,并通过将判别结果与声发射结果、现场情况进行对比,发现中等岩爆倾向的岩石的声发射能量累积计数是低等岩爆倾向值的15倍以上,因此对于借助室内声发射测试技术的能量累积计数率来快速判断岩石岩爆倾向性具有一定的参考价值,并可在进一步的研究中将其应用到现场预测当中。     

带裂纹花岗岩试件三点弯变形演化及破裂机制

为建立岩石工程灾害精准预测预报体系,开展含预制裂纹花岗岩试件的三点弯试验,研究岩石试样变形演化及破裂机制。以声发射技术和数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过矩张量反演方法研究岩石破裂类型。通过对岩石预制裂纹扩展长度及声发射振铃计数、能量和体积参数进行分析,研究岩石试件变形演化特征和破裂机制。研究结果表明:(1)三点弯岩石试样裂纹扩展具有明显的阶段性和不连续性,其过程为某次裂纹扩展 微裂纹静默积累-裂纹再次扩展;(2)预制裂纹扩展与不同破裂类型裂纹的声发射指标具有相关性。预制裂纹扩展时,张拉裂纹体积参数、能量和振铃计数随之出现;预制裂纹扩展前后,3种类型裂纹体积参数、能量和振铃计数随机产生;在预制裂纹长度保持稳定不变时,没有声发射信号产生;(3)裂纹扩展后到下一次裂纹扩展前,先是在贯通裂纹尖端附近随机出现各种破裂类型的裂纹,随着微裂纹的积累,贯通裂纹所主导的裂纹类型占比开始增加,直至产生新的贯通裂纹。     

图像型火灾探测技术研究

提出基于DSP（数字信号处理）和GPRS（通用无线分组业务）技术的图像型火灾报警系统,详细叙述了系统网络的搭建、系统的设计、火灾识别和火源定位方式。火灾模拟实验表明,系统能有效感知并识别火灾种类,实现火源的定位。     

Detection of damage locations and damage steps in pile foundations using acoustic emissions with deep learning technology

The aim of this study is to propose a new detection method for determining the damage locations in pile foundations based on deep learning using acoustic emission data. First, the damage location is simulated using a back propagation neural network deep learning model with an acoustic emission data set acquired from pile hit experiments. In particular, the damage location is identified using two parameters: the pile location (P_L) and the distance from the pile cap (D_S). This study investigates the influences of various acoustic emission parameters, numbers of sensors, sensor installation locations, and the time difference on the prediction accuracy of P_L and D_S. In addition, correlations between the damage location and acoustic emission parameters are investigated. Second, the damage step condition is determined using a classification model with an acoustic emission data set acquired from uniaxial compressive strength experiments. Finally, a new damage detection and evaluation method for pile foundations is proposed. This new method is capable of continuously detecting and evaluating the damage of pile foundations in service.     

冻融后煤矸石混凝土受压损伤声发射特性

为了研究冻融循环作用后煤矸石混凝土的受压损伤特性,基于声发射技术,对冻融循环作用0,25,35,45次后的煤矸石混凝土进行单轴抗压试验,对煤矸石混凝土受压破坏全过程中的损伤特性进行动态分析;依据冻融循环后煤矸石混凝土受压破坏过程中所释放的声发射能量,对其内部损伤程度进行定性分析,并依据声发射事件累计计数建立了煤矸石混凝土损伤演化模型.研究表明:随着冻融循环次数的增加,煤矸石混凝土的初始损伤程度增大,峰值应力减小,脆性表现明显;依据声发射事件累计计数建立的损伤演化模型与试验结果符合较好,为研究冻融环境下的煤矸石混凝土损伤演化规律提供了参考.     

混凝土缺陷损伤声发射技术试验研究

声发射技术是一种动态的无损检测技术,而且声发射信号来自缺陷本身,因此,用声发射法可以判断缺陷的严重性。一个同样大小、同样性质的缺陷,当它们所受到的应力状态和所处的位置不同时,对结构的损伤程度也不同,所以它们的声发射特征亦有差异。