[发明专利]一种基于四传感器阵列对声发射源定位的方法

说明书

本发明涉及一种基于四传感器阵列对声发射源定位的方法，包括材料进行撞击试验获得声发射信号和声发射波速度分布规律。结构上面布置四个传感器，收集未知点的声发射信号，获得未知点声发射信号的到达时间和距离。四个传感器中任选三个传感器构成传感器组，将每一个传感器组的距离带入重心定位算法程序中，剔除产生误判的点，对剩余点求平均值，得到结构损伤点的二维平面坐标。本发明扩展了利用重心坐标算法定位声源点的应用范围，使它在传感器组为钝角三角形的情况下依然可以用重心坐标算法计算声源点位置，并且提高了定位声源的精度，使声源点处于区域临界线上依然可以准确的判断声源点位置，从而避免了在引入误差情况下定位精度无法保证的问题。

技术领域

本发明提供了一种基于四传感器阵列对声发射源定位的方法，属于声发射定位领域，尤其涉及利用四传感器阵列和声发射波形对平面内某一声源点定位的方法。

背景技术

目前，利用声发射进行的定位技术已经在各种工程中有了越来越多的应用。在工程中需要对材料的损伤点进行排查时，常常需要利用声发射技术对其进行实时的监测，定位。然而，传统的平面定位方法只能在由三个传感器组成的三角形内侧进行定位，当工程的实际对传感器摆放位置，数量要求较高时，传统的定位方法就失效了。于是，基于三个传感器阵列的定位方法应运而生。

基于三个传感器阵列的重心坐标定位方法可以在对传感器的位置数量要求较高的情况下使用，然而它还存在两个问题需要解决：一是它在没有误差干扰时是非常准确的，然而在我们实际应用中，难免会引入误差。在这种情况下，基于三个传感器阵列的定位方法会对定位点的区域产生误判，从而造成最终定位结果的较大误差；二是该定位算法并没有考虑传感器阵列为钝角三角形的情况，当三角形为钝角三角形时，定位算法失效，需要进一步修改完善。

因此，我们引入基于四个声发射传感器阵列的定位算法。在此算法中，我们可以通过由四个传感器任意组合形成的4个三角形传感器阵列分别计算检测结构损伤点的坐标，从而可以剔除出在误差条件下产生误判的点，进一步提高定位的精确度。另外，在四个传感器阵列的情况下，必然会有传感器组为钝角三角形的情况出现，所以我们在此专利中改进了重心坐标算法，使它在钝角三角形中也可以应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是利用四传感器阵列和重心坐标算法对未知声源点进行定位，用以监测损伤点在结构中的位置。

本发明的一种基于四传感器阵列的声发射定位方法，包括：

步骤1:通过在被检测结构上进行撞击试验获得声发射信号，将声发射波的波形第一个峰值点作为声发射信号的到达时间。通过测量被检测结构损伤点到传感器的距离和到达时间获得整个结构中的声发射波速度分布规律。

步骤2：在被检测结构上面布置四个声发射传感器，任意选取其中的三个构成一组传感器组。在四个传感器阵列的情况下，共有四个传感器组。收集损伤点产生的声发射信号，获得声发射信号的到达时间。再利用声发射波速度分布规律和声发射波到达时间得到损伤点到传感器组中各传感器的距离。

步骤3：利用损伤点到各传感器的距离判断每组传感器阵列组成三角形的几何形状。

步骤4：根据距离和几何形状计算出每组传感器阵列的重心坐标系数a_li,a_lj,a_lk，当求解的所有重心坐标系数的符号解唯一时，判定该唯一解为所有重心坐标系数的符号。

步骤5：在确定好的系数符号基础上，根据公式1得出相对每组传感器阵列所对应的损伤点的具体位置坐标。

步骤6：通过分析相对各组传感器阵列所对应的损伤点的定位结果，剔除出产生误判的点，并求出损伤点的平均二维坐标。