[发明专利]基于多维核密度估计的声发射源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于多维核密度估计的声发射源定位方法。首先，对声发射传感器的到时数据进行组合，得到多组到时数据；根据不同的到时数据组合构建相应的恰定方程组。求解各方程组，得到多组闭式解，筛除包含虚根的闭式解，可得到r₀个初步定位结果。其次，排除初步定位结果中的异常定位结果，最终得到r个初步定位结果。再次，利用r个初步定位结果构建声发射源坐标θ的多维核密度估计函数最后，求多维核密度估计函数的极大值点，该极大值点即为最优的声发射源定位结果。本发明方法定位精度高。

技术领域

本发明涉一种基于多维核密度估计的声发射源定位方法。

技术背景

声发射定位技术广泛应用于结构完整性监测，材料损伤机理研究、矿山风险预警等领域。但是由于复杂的实验条件以及嘈杂的施工环境，声发射检测(定位)过程中声发射传感器探测到的包含到时信息的声发射波形时常受到干扰信号的影响从而产生异常到时。此外，人为到时拾取的主观性，以及现存到时拾取算法的局限性，也使得获取的到时数据时常夹杂有异常数据。而且这些异常数据将会严重影响定位结果的准确性。为此，申请号为CN201510973875.4的发明专利提出了一种用于均匀速度场的信号源定位方法，该方法在异常值个数很少时可以得到较为理想的定位结果，但是当异常值个数较多时该方法定位失效的概率将大大增加。申请号为CN201610571666.1的发明专利提出了基于最小距离的微震或声发射异常到时数据识别方法，该方法在假设只有一个异常值存在的情况下，可以较好的确定异常到时数据。但是，现实工程环境下，是否包含异常值以及异常值的个数往往都是不能预先确定的。申请号为CN201610571029.4的发明专利进一步提出了一种微震或声发射异常到时的确定方法，使用Logistic概率分布确定异常值，该方法进一步提高了确定异常到时数据的准确性，但是该方法中初步定位结果的获取采用的是共轭梯度法或麦夸特法(迭代方法)，这将大大降低计算的效率。此外，异常到时数据的判据难以准确的获取，以及由于环境噪音、异常到时的数量和大小的不同，使得初步定位结果的数据难以服从某一特定的分布，因此该方法对初步定位结果各个参数服从Logistic分布的假设并不合理，致使异常值的确定仍然存在较大的误差，进而影响后续声发射源坐标的计算精度。因此，对于包含异常到时数据的声发射源定位问题，仍然急需进一步的研究。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有声发射定位技术易受到异常到时数据影响的问题，提出一种基于多维核密度估计的声发射源定位方法，该方法易于实现、定位精度高。

本发明所提供的技术方案为：

一种基于多维核密度估计的声发射源定位方法，包括以下步骤：

步骤1、对声发射检测系统中各声发射传感器的到时数据进行组合，得到多组到时数据；基于多组到时数据，求得多个初步定位结果；

步骤2、利用得到的多个初步定位结果，构建声发射源坐标θ的多维核密度估计函数

步骤3、求多维核密度估计函数的极大值点，该极大值点即为最优的声发射源定位结果。

所述步骤1中，基于多组到时数据，求得多个初步定位结果的方法可以采用现有技术中公开的方法，如申请号为CN201610571666.1的发明专利中公开的解析定位算法或数值定位方法(该方法每次选用6个到时数获得一个定位结果)，或CN201610571029.4的发明专利中公开的共轭梯度法或麦夸特法。

进一步地，所述步骤1中，为减少计算量，提高计算效率，本发明还提供了一种获取初步定位结果的方法，即根据每一组到时数据构建一个恰定方程组，恰定方程组中的未知数为声发射源的坐标(X,Y,Z)、声发射信号传播介质的平均波速v及声发射信号的触发时刻t；分别求解各恰定方程组，得到多组闭式解，筛除包含虚根的闭式解，由剩下的r₀组闭式解得到声发射源的r₀个初步定位结果。