[发明专利]一种立式储油罐声源定位方法及装置

说明书

本发明公开一种立式储油罐声源定位方法，包括以下步骤：S1：在储油罐体上纵向设置n个声源，且n≥2，同时，通过麦克风阵列的方式，在储油罐体的外壁上径向等间距的设置有n组传感器，且n≥2；S2：根据S1，对传统MUSIC算法进行改进，改进MUSIC算法的声源定位分为两个步骤：1)时延估计；2)声源信号的DOA估计；S3：根据S2中的时延估计和DOA估计值，估计声源的方向；通过改进MUSIC算法，提出利用所得信号求阵列信号的方向矩阵，并构建各阵元接收对应的矢量信号，通过谱函数计算结果寻求峰值，再确定DOA估计值，从而就会提高定位系统的分辨率，也会提高声源定位准确性。

技术领域

本发明属于声源定位相关技术领域，具体涉及一种立式储油罐声源定位方法及装置。

背景技术

声发射检测作为无损检测的一种方法，可用于确定声发射源的位置，评定声发射源的活性和强度，分析声发射源的性质，确定声发射发生的时间或载荷。

现有技术对声发射源的定位是通过多通道声发射检测仪来实现，根据采集信号种类不同分为突发信号定位与连续信号定位，并采用传统MUSIC算法来确定声源的方位，而传统MUSIC算法的原理是通过麦克风接收信号得到协方差矩阵，利用子空间的正交性对协方差矩阵进行特征值或奇异值分解得到信号子空间和噪声子空间，并排行参剃估计，由于多通道数据采集获得的声源信号为多组数字信号，直接对所得的声源信号求协方差矩阵，计算空间谱函数并进行峰值搜索时会出现双峰现象，所以定位系统分辨率较低，从而影响声源定位准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立式储油罐声源定位方法及装置，以解决上述背景技术中提出的定位系统分辨率较低，影响声源定位准确性问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种立式储油罐声源定位方法，包括以下步骤：

S1：在储油罐体上纵向设置n个声源，且n≥2，同时，通过麦克风阵列的方式，在储油罐体的外壁上径向等间距的设置有n组传感器，且n≥2；

S2：根据S1，对传统MUSIC算法进行改进，改进MUSIC算法的声源定位分为两个步骤：1)时延估计，用于计算各个阵元与参考阵元之间的时间差，根据时间差构建方向矩阵；2)声源信号的DOA估计，首先利用阵列的方向矩阵与参考阵元输出信号求得各阵元对应的矢量信号，并以此构建阵列的协方差矩阵，再划分信号子空间与噪声子空间得出谱函数，最后求得DOA估计值；

S3：根据S2中的时延估计和DOA估计值，估计声源的方向。

优选的，所述S1中的每组传感器的个数为八个，且八个传感器呈环形等间距结构分布在储油罐体的外壁上。

优选的，所述S2中的时延估计是通过广义互相关方法求延时，广义互相关法是通过求两信号之间的互功率谱，并在频域内给予一定的加权来抑制噪声和反射的影响，再反变换到时域，从而得到两个信号之间的互相关函数，该互相关函数的峰值位置为两个信号之间的相对时迟；

假设麦克风接收的信号表达式如下：

x₁(n)＝a₁S(n-τ₁)+w₁(n) (11)

x₂(n)＝a₂S(n-τ₂)+w₂(n) (12)