[发明专利]一种基于改进时间反转算法的玻璃纤维复合材料声发射源定位成像方法

说明书

本发明公开了一种基于改进时间反转算法的玻璃纤维复合材料声发射源定位成像方法，首先按照传感器分布划分监测区域，在不同监测区域内几处特殊位置利用时差法测定声速，并以此为依据确定各监测区域声速值；然后根据时间反转理论，推导出时间反转加载后各传感器再次接收到的时间反转信号，提高声发射源处的振动能量和幅值；最后根据不同监测区域的声速值，对监测区域各像素点进行时间反转成像，实现声发射源的准确定位。这种采用区域划分处理的时间反转定位成像方法适用于内部结构不均匀的其他各向异性材料声发射源定位，具有重要的实际应用价值。

技术领域

本发明属于声发射无损检测范围的一种新的声发射源定位成像方法，具体涉及的是一种基于改进时间反转算法的玻璃纤维复合材料声发射源定位成像方法。

背景技术

声发射是指材料在外力或者内力的作用下，其中某一局部源会迅速释放出能量而产生瞬态弹性波的一种现象。这种弹性波会包含该局部源的一些性质并传播到材料表面，放置在材料表面的声发射传感器能够扑捉到这些信息。而且根据所采集到信号的一些特点以及施加的外部条件，不仅可以了解缺陷现状，还能够了解这个缺陷之前的形成状况，甚至判断在之后的使用中发展的趋势，这一点也是其它无损检测方法难以做到的，所以用声发射技术可以判断缺陷的活动性和严重性。

在声发射技术中，声源的信号通常都比较微弱，而且信号本身也具有多样性、突发性以及不确定性。要利用声发射技术之前，这些弱点还需要得到克服，如声发射由于是动态检测，很容易受到各种噪声的干扰，自身特性对材料也比较敏感，而且声波在结构中的传播过程也比较复杂，衰减、反射、模式转换都会使传感器接收到的信号与声发射源发出的初始信号存在很大的不同，导致声发射源识别的困难。在以往的很多情况中，利用声发射技术对材料检测和监测时，人们所感兴趣的声发射信号可能远远小于外部干扰的噪声，加上声发射源到传感器之间的传播路径、传感器本身的特性和声发射检测系统本身等多种因素的影响，最后接收到的声发射信号往往是非常复杂而又杂乱的多模式波与噪声的混叠。

声发射源的定位方法主要有时差法和区域法，但这两种方法都有着其局限性。时差定位虽然比较精确，但也相对复杂，而且容易丢失很多比较低能量的信号，定位的效果也会被波速、波形、衰减以及构件的几何形状等因素影响，因而在实际中往往得到的结果也不太满意，同时也受到很多限制。区域定位虽然处理速度快，但是定位效果却比较差，定位出来的是一片区域，准确性不够，而且一般是在要求不高或者时差法较难应用的情况下使用。

时间反转的优势是不需要先了解传播介质和传感器自身性质，就可以针对声波达到自适应聚焦和检测的一种方法。正是由于它的这一特点，使得时间反转在超声聚焦以及检测中得到了极大的发展和广泛的应用，也被越来越多的人们所重视和关注。但是在对玻璃纤维复合材料进行检测定位时，发现由于材料存在严重的各项异性，现有的基于时间反转理论的定位方法偏差较大，无法确定损伤的准确位置。

发明内容

本发明的目的是针对玻璃纤维复合材料实时监测的需要，提出一种基于改进时间反转算法的玻璃纤维复合材料声发射源定位成像方法。通过引入时间反转聚焦增强方法，采用时差法测量检测区域内各个区域内的声速值，并以此划分出不同声速区域；然后在监测过程中，对各传感器接收到的声发射源发出的信号进行时间反转聚焦增强处理；最后根据不同区域的声速值计算聚焦时刻和聚焦位置处的振动幅值，重建检测区域波动图，比较四个重建波动图中最大幅值，取幅值最大的重建波动图作为声发射源定位成像图，实现玻璃纤维复合材料损伤声发射源的准确定位。

本发明涉及利用声发射动态监测系统采集玻璃纤维复合材料损伤发出的声发射信号，按照改进时间反转算法进行处理，实现对该材料进行损伤监测和定位成像的方法。