[发明专利]一种空心柱体中的声发射源定位方法

说明书

本发明公开了一种空心柱体中的声发射源定位方法，包括以下步骤：步骤一，在空心柱体上多个不同位置各安装一个传感器；步骤二，记录不同传感器接收到声发射源产生的P波信号的实际时间之差；步骤三，在定位区域上选取节点，计算各节点处激发的声发射源产生的P波信号从该节点到不同传感器的理论旅行时间之差；步骤四，根据实际时间之差和理论旅行时间之差判断各节点与未知声发射源的偏离程度，确定与声发射源的偏离程度最小的节点，将该节点坐标作为声发射源的定位坐标。本发明可以更精确地对空心柱体中的声发射源进行定位。

技术领域

本发明涉及一种空心柱体中的声发射源定位方法。

背景技术

随着基础建设的持续推进，使用大型材料结构的情况与迅速增加。如何确定结构或者材料内部的裂隙分布以及集中受力情况，显得越来越重要。近年来，声发射监测技术作为一种有效有段，可以对材料结构进行监测控制。声发射技术是一种无损检测技术，它使用压电传感器来检测在损伤增长期间发射的弹性应力波，从而达到对结构进行连续和全局监测。

声发射源定位是声发射监测中最经典、最基本的问题之一。目前在岩体、机械中使用的定位方法假定波速场为均匀波速场，将声发射源到传感器之间的最短时间路径用两点间的最短距离路径(直线路径)来代替，进而进行定位。然而，在实际结构中会遇到特殊的几何形状，如柱体内部挖去一个圆柱体。我们知道，弹性波在固体中的传播速度远大于空气中。因而，弹性波从声发射源到传感器之间的最短时间路径将是绕开空区的曲线轨迹，而不再等效于两点间的最短距离路径。如果继续使用传统的定位方法进行声发射源定位，那将严重影响定位的精度。为了解决这一问题，有必要针对内部掏空的柱体，提出一种可更符合波实际传播情况，精度更高的声发射源定位方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，提供一种全新的空心柱体中的声发射源定位方法，考虑了弹性波传播的实际情况，可以更精确地完成定位。

为解决上述技术问题，本发明所采用的解决方案如下：

一种空心柱体中的声发射源定位方法，包括以下步骤：

步骤一：环境准备；

在空心柱体上多个不同位置各安装一个传感器，各个传感器的位置均为已知；

步骤二：数据采集；

通过传感器接收未知的真实声发射源产生的P波信号，记录第k个传感器S_k接收到P波信号的实际时间为计算两个传感器S_l和传感器S_k接收到P波信号的实际时间之差m为接收到P波信号的传感器的总数；

步骤三：理论值计算；

确定空心柱体内空区的具体位置；将空心柱体均匀划分为n个立方体网格，将每个网格的中心点作为一个节点(也可将每个网格边界点作为一个节点，以扩充节点数量，相对于将网格的中心点作为节点，可进一步提高定位精度)，得到一个包含n个节点的集合；针对外形不规则的空心柱体，可构建一个能够容纳该空心柱体的最小的长方体模型，将该长方体模型均匀划分为X×Y×Z个立方体网格，作为该空心柱体的网格划分结果；此时，将网格的中心点作为节点时，节点个数n＝X×Y×Z，将网格边界点作为节点时，节点个数n＝(X+1)×(Y+1)×(Z+1)，因此将网格边界点作为节点时，定位精度更高。

分别将集合内的每个节点P_xyz当作潜在的声发射源激发位置，并进行以下计算：

追踪P_xyz到第k个传感器的理论最短时间路径，其长度记为若P_xyz位于空心柱体内的空区中(空区视为不能通行的位置)，则令

计算P_xyz处激发的声发射源产生的P波信号从P_xyz到第k个传感器S_k的理论旅行时间其中C为P波信号在非空区的传播速度，为未知量；