[发明专利]一种声发射信号初至点检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用声发射技术进行无损检测的领域，特别是一种声发射信号初至点检测方法。

背景技术

保证生产安全在当今生产技术领域有着无可替代的地位，因此生产设备质量与安全检测就显得尤为重要，声发射检测技术作为检测领域的一种重要方法，极具研究和完善的价值。声发射信号初至点是指声源位置的声发射信号第一次达到传感器的时刻，是声发射信号定位、识别以及声发射信号分析的关键步骤，而声发射信号的定位是声发射检测技术的精髓。近年来,声发射检测技术被广泛用于结构的健康监测,用来检测、定位和估计结构的冲击损伤,并取得很好的效果。在大多数声发射应用中,信号的到达时间是通过设定固定阈值电压人工读取确定的,而检测现场由于撞击、摩擦、振动所引起的机械噪声也会使采集数据超过阈值电压，这时将会导致定位误差。阈值法作为一种图像分割方法，主要对信号幅值进行筛分。对于预设定的阈值，若信号幅值超过阈值，则认为是声发射信号。但是，对于部分机械噪声，其幅值也有可能超过阈值，这就造成了误差，准确性欠佳。

为了克服阈值法易受噪声干扰影响的缺点，哈尔滨工业大学王晓伟等曾提出一种基于AR模型的声发射信号到达时间自动识别方法（AR-AIC法），该方法是将声发射信号分为噪声数据和信号数据两个局部稳定的时间序列，每一段都用自回归过程来模拟，寻找将波形数据分为两个稳定时间序列的最佳分割点，作为声发射信号的到达时间。该方法在很大程度上减少了噪声的影响，提高了声发射信号初至点的检测精度，但需要求解AR模型，并且只对时间序列分割点敏感，对于精确定位还存在纰漏。

可见，现有的声发射信号初至点检测方法，仍存在很大的局限，需要研究一种既不受环境噪声影响，又简单方便适合实时检测的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是在克服传统阈值法只单一考虑信号幅值、现有AR-AIC法只考虑时间分割点从而准确性不足的基础上，提出一种基于Akaike信息准则与AR幅值预测判断相结合、运用VAR-AIC法的声发射信号初至点检测方法，此方法在噪声信号多种多样情况下，自动快速、精确定位声发射信号初至点，具有处理简便、适用性强、准确性高的特点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种声发射信号初至点检测方法，包括以下步骤：

1）在被测区域上布设声发射传感器，所述的声发射传感器用于检测被测声源信号，所述的被测声源信号经信号调理后通过数据采集卡采集并传送至计算机，所述的计算机从所述的采集信号中提取N个数据x_i,i＝1,2,…N，作为待分析数据，所述的N个待分析数据为声发射信号到达前后由声发射传感器获取的信号，之后执行步骤2）；

2）根据AIC模型定价准则法，利用所述的N个待分析数据x_i,i＝1,2,…N，通过公式AIC(K)＝Klog{var(x[1,K])}+(N-K-1)log{var(x[K+1,N])}计算VAR-AIC函数获得函数值AIC(K),公式中K＝1,2,…N，var(x[1,K])表示第1点至第K点所有信号值的方差，var(x[K+1,N])则表示剩余第K+1点至最后一点所有信号值的方差，并根据各AIC(K)值作出AIC曲线，其中K为横坐标，AIC(K)值为纵坐标，计算AIC(K),K＝1,2,…N值的所有局部最小值，所述的局部最小值所在的区域包含声发射信号的初至点，之后执行步骤3）；

3）根据步骤1）中所述的N个待分析数据，提取包含所有步骤2）中计算所得AIC曲线局部最小值的一段长度为M的声发射信号数据x_j,j＝1,2,…,M，M为20～50，作为下一步精确判断声发射信号初至点的信号区域，并对于所提取的M个数据的第一个信号点j=1，计算其在整个待分析信号中对应的点序号i=k，之后执行步骤4）；