[发明专利]一种利用声发射信号能量对声发射源进行定位的方法

摘要

本发明涉及一种利用声发射信号能量对声发射源进行定位的方法，属于力学传感器定位技术领域。其具体操作步骤为①在被检测物上布置多个声发射传感器；②声发射传感器实时采集声发射信号能量；③利用声发射信号能量确定声发射源的位置坐标。本发明方法利用到弹性波衰减与传播距离的关系，直接对声发射源位置进行定位，整个计算过程中不需要测量波速，因而避免了弹性波波速测量的偏差对声发射源定位造成的影响。

主权项

一种利用声发射信号能量对声发射源进行定位的方法，其特征在于：其具体操作步骤为：步骤一、在被检测物上布置8个声发射传感器,其坐标分别为(a,0,c)、(0,‑b,c)、(‑a,0,c)、(0,b,c)、(a,0,‑c)、(0,‑b,‑c)、(‑a,0,‑c)、(0,b,‑c)；步骤二、声发射传感器实时采集声发射信号能量；在步骤一操作的基础上，声发射传感器实时采集声发射信号能量；步骤三、确定声发射源的位置坐标，用符号(x,y,z)表示；在步骤二操作的基础上，使用每个声发射传感器采集到的声发射信号能量，建立由8个关系式组成的声发射传感器和声发射源位置的方程组，如公式(10)所示；(k-lnE1)2=4α2[(a-x)2+y2+(c-z)2](k-lnE2)2=4α2[x2+(b+y)2+(c-z)2](k-lnE3)2=4α2[(a+x)2+y2+(c-z)2](k-lnE4)2=4α2[x2+(b-y)2+(c-z)2](k-lnE5)2=4α2[(a-x)2+y2+(c+z)2](k-lnE6)2=4α2[x2+(b+y)2+(c+z)2](k-lnE7)2=4α2[(a+x)2+y2+(c+z)2](k-lnE8)2=4α2[x2+(b-y)2+(c+z)2]---(10)]]>其中，k为与测量电路及检测到的声发射信号相关的参数；α为衰减系数；Ei为第i个声发射传感器采集到的信号能量，i∈[1,8]；(x,y,z)为声发射源的位置坐标；由公式(10)可得公式(11)；k=ln2E1+ln2E2-ln2E3-ln2E4-ln2E5-ln2E6+ln2E7+ln2E82(lnE1+lnE2-lnE3-lnE4-lnE5-lnE6+lnE7+lnE8)---(11)]]>对公式(10)中的8个方程分别加减，可得公式(12)；x=14α·18a[-ln2E1+ln2E2+ln2E3-ln2E4-ln2E5-ln2E6+ln2E7+ln2E8-2k(-lnE1+lnE2+lnE3-lnE4-lnE5-lnE6+lnE7+lnE8)]y=14α·18b[ln2E1+ln2E2+ln2E3-ln2E4-ln2E5-ln2E6+ln2E7+ln2E8-2k(lnE1+lnE2-lnE3-lnE4-lnE5+lnE6+lnE7-lnE8)]z=14α·116c[-ln2E1+ln2E2+ln2E3-ln2E4-ln2E5-ln2E6+ln2E7+ln2E8-2k(-lnE1-lnE2-lnE3-lnE4+lnE5+lnE6+lnE7+lnE8)]---(12)]]>将公式(12)改写成公式(13)；x=m32αay=n32αbz=p64αc---(13)]]>其中，用符号m代替公式(12)中第1个方程右侧的分子部分；用符号n代替公式(12)中第2个方程右侧的分子部分；用符号p代替公式(12)中第3个方程右侧的分子部分；通过公式(13)进一步可得公式(14)；y=anbmxz=ap2cmx---(14)]]>用公式(10)中的第1个和第7个方程相除，得到公式(15)；(k-lnE1k-lnE7)2=(a-x)2+y2+(c-z)2(a+x)2+y2+(c+z)2---(15)]]>令并将公式(14)带入公式(15)，得到公式(16)；x(1)=-2B1(S1+1)±Δ12A1(S1-1)---(16)]]>其中，x(1)为用公式(10)中的第1个和第7个方程计算得到的声发射源位置的横坐标值；A1、B1、Δ1可通过公式(17)得到；A1=b2c2m2+a2c2n2+a2b2p2b2c2m2B1=a(m+p)mΔ1=4(B12-A1C1)(S1-1)2+16B12S1---(17)]]>其中，C1＝a2+c2；同理，利用公式(10)中的第2个和第8个方程相除，用公式(10)中的第3个和第5个方程相除，用公式(10)中的第4个和第6个方程相除，可分别求得用公式(10)中的第2个和第8个方程计算得到的声发射源位置的横坐标值x(2)、用公式(10)中的第3个和第5个方程计算得到的声发射源位置的横坐标值x(3)、用公式(10)中的第4个和第6个方程计算得到的声发射源位置的横坐标值x(4)，并对x(1)至x(4)求平均值，即可求得声发射源位置的横坐标x；同样方法可求得声发射源位置的坐标值y和z，从而确定被检测物上微缺陷源的位置。