[发明专利]一种基于随机传感器网络的声发射源定位方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于随机传感器网络的声发射源定位方法和系统，所述随机传感器网络包括在监测系统中任意位置、不全部共面布置的n个声发射传感器，其中n≥6；将n个声发射传感器的坐标记为(x_i,y_i,z_i)，i＝1,2,…,n；记录n个声发射传感器接收到声发射信号的时间，分别记为t₁,t₂,…,t_n；根据给出的定位公式计算声发射源坐标(x,y,z)。本发明能实现较高定位精度和稳定性。

技术领域

本发明涉一种基于随机传感器网络的声发射源定位方法和系统。

背景技术

声发射定位技术广泛应用于岩石、混凝土等材料破裂与失稳机理的研究，分析和研究声发射的一个主要和基本步骤是识别损伤与破坏发生的位置，因此，一个精确的声发射源定位方法是至关重要的。长期以来，为了提高声发射源定位精度，学者们提出了许多定位方法。然而大多数定位方法都需要预先测量波速，而波速测量误差是不可避免的。实际应用表明，波速测量值受传感器间距的影响较大，传感器间距的微小变化可以引起波速测量值的巨大变化。在材料损伤测试过程中，声发射信号从源位置到传感器的路径会在测试过程中不断变化进而导致平均波速的变化。此外，在采矿作业等动态开采环境中，岩爆的位置不一定在波速提前测量的区域，且不同时间的平均波速也并不相等。因此，预先测定的波速往往与真实波速存在较大的偏差，最终将导致定位结果产生较大的误差。

为此，专利CN102129063A公开了一种微震源或声发射源的定位方法，该方法属于迭代定位方法，运算效率较低，且需要预先给定初值，因此存在迭代发散与不收敛的情况。专利CN102435980A公开了一种基于解析求解的声发射源或微震源定位方法，计算效率较高，但是该方法仅适用于固定几何形状的声发射源定位问题，传感器需放置在特定位置。CN102590790A公开了一种非迭代的联合求解速度和目标位置的定位算法，可用于传播速度未知条件下的声发射目标定位，且可以综合利用所有的传感器，但是该方法需要预先对关于波速的一元三次方程进行求解，波速无解和多解的情况将对声发射源定位结果造成严重的影响。

因此，对于未知波速体系的随机传感器网络声发射源定位问题，仍然需要进一步的研究。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种基于随机传感器网络的声发射源定位方法和系统，该方法易于实现、且定位精度与计算效率高。

本发明所提供的技术方案为：

一种基于随机传感器网络的声发射源定位方法，所述随机传感器网络包括在监测系统中任意位置、不全部共面布置的n个声发射传感器，其中n≥6；

将n个声发射传感器的坐标记为(x_i,y_i,z_i)，i＝1,2,…,n；

记录n个声发射传感器接收到声发射信号的时间，分别记为t₁,t₂,…,t_n；

根据以下公式计算声发射源坐标(x,y,z)，实现声发射源的定位：

其中，