[发明专利]一种转子碰摩声发射源定位方法

权利要求书

1.一种转子碰摩声发射源定位方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)采用碰摩声发射试验装置获得声发射信号；

(2)建立基于步骤(1)所述的声发射信号的传播模型：

由N个传感器组成的传感器阵列中，第i个传感器和第j个传感器的能量比如下：

κij:=((yi(t)-μi)/(yj(t)-μj)gi(t)/gj(t))-1/α=|r(t)-ri||r(t)-rj|,]]>

当0＜κ_ij≠1，所有满足上式的声源坐标r(t)都位于中心为c_ij、半径为ρ_ij的d维超球上：

|r(t)-cij|2=ρij2]]>

cij=ri-κij2rj1-κij2,]]>ρij=κij|ri-rj|1-κij2,]]>

N个传感器组成对能量比传感器，对于任意超球数使用最小方差标准构造m维超球的估计目标代价函数：

J(r)=Σm=1M|||r-cm||-ρm|2,]]>

声发射源的位置：

argminrJ(r)=argminrΣm=1M|||r-cm||-ρm|2,]]>

即目标代价函数J(r)最小时所对应的声源位置r就是声发射源的位置r_k，其中r(t)为声源在t时刻的坐标，y_i(t)为第i个传感器在t时刻检测得到的声发射信号的能量，y_j(t)为第j个传感器在t时刻检测得到的声发射信号的能量，μ_i为第i个传感器模型累积误差及观测噪声引入误差的均值，μ_j为第j个传感器模型累积误差及观测噪声引入误差的均值，r_i为第i个传感器的坐标，g_i为第i个传感器的增益系数，r_j为第j个传感器的坐标，g_j为第j个传感器的增益系数，g_j(t)、g_i(t)分别表示t时刻第j、i个传感器的增益系数，α为能量衰减因子，m维超球的中心和半径分别为c_m、ρ_m，N、i、j和m都为自然数，下同；

(3)利用自适应次梯度投影方法更新声发射源的位置r_k：

基于凸函数g(r)的半空间H^-(r_k):＝{r∈Rⁿ:(r-r_k)^Tt+g(r_k)≤0}，声发射源的位置r_k对半空间H^-(r_k)的投影为：

PH-(rk)(rk):=rkrk∈H-(rk)rk+-gk(rk)||▿gk(rk)||2▿gk(rk)rk∉H-(rk),]]>

凸函数：

g(r):=||r-cm||2-ρm2,∀r∈Rn,]]>

其中▽g_k(r_k)为声发射源的位置r_k的梯度算子，得到声发射源的位置r_k的迭代更新为：

rk+1=rk+λk(PH-(rk)(rk)-rk),]]>

梯度算子：

t:＝▽g(r)＝2(r-c_m)，

Rⁿ为n对能量比传感器构成的声源位置r的集合，T为声发射源的发射周期，λ_k为松弛系数，其满足λ_k∈[0，2]，g(r_k)为更新后声发射源r_k的凸函数，g_k(r_k)表示声发射源的位置r_k的梯度。