[发明专利]使用多模声学信号来检测、监控和确定金属结构中变化的位置

权利要求书

1.一种用于检测和监控细长刚性结构中的机械变化的方法，所述方法包括：

沿细长刚性结构的表面在第一位置处放置第一声学换能器；

沿细长刚性结构的表面在第二位置处放置第二声学换能器；

沿细长刚性结构的表面在第三位置处放置第三声学换能器，其中，第二位置在第一位置和第三位置之间，第一位置和第二位置之间的纵向间隔限定第一区域，第二位置和第三位置之间的纵向间隔限定第二区域；

使用第二声学换能器来沿着细长刚性结构生成基线宽带声学信号；

使用第一声学换能器来获得响应于第一区域中的基线宽带声学信号的第一基线传输信号，并且使用第三声学换能器来获得响应于第二区域中的基线宽带声学信号的第二基线传输信号，其中获得所述第一基线传输信号和获得所述第二基线传输信号发生在所述细长刚性结构的已知或基线条件期间，其中在所述细长刚性结构的所述第一区域或所述第二区域中可检测的异常特征的存在或不存在表示所述第一区域和所述第二区域的参考条件；

使用第二声学换能器来沿着细长刚性结构生成监控宽带声学信号；

使用第一声学换能器来获得响应于第一区域中的监控宽带声学信号的第一监控传输信号，并且使用第三声学换能器来获得响应于第二区域中的监控传输信号的第二监控传输信号，其中获得所述第一监控传输信号和所述第二监控传输信号发生在获得所述第一基线传输信号和所述第二基线传输信号之后；

确定作为第一监控传输信号和第一基线传输信号之间的差的第一差分传输信号，其中所述第一监控传输信号和所述第一基线传输信号之间的所述差指示相对于所述第一区域的所述参考条件的变化；

确定作为第二监控传输信号和第二基线传输信号之间的差的第二差分传输信号，其中所述第二监控传输信号和所述第二基线传输信号之间的所述差指示相对于所述第二区域的所述参考条件的变化；以及

基于第一差分传输信号来确定在细长刚性结构的第一区域中是否发生机械变化，或者基于第二差分传输信号来确定在细长刚性结构的第二区域中是否发生机械变化。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

使用第二声学换能器来沿着细长刚性结构生成基线窄带脉冲声学信号；

使用第一声学换能器来获得响应于第一区域和第二区域中的基线窄带脉冲声学信号的第一基线响应信号，并且使用第三声学换能器来获得响应于第二区域和第一区域中的基线窄带脉冲声学信号的第二基线响应信号，其中获得所述第一基线响应信号和所述第二基线响应信号发生在所述细长刚性结构的所述已知或基线条件期间，其中在所述细长刚性结构的所述第一区域或所述第二区域中可检测的异常特征的存在或不存在表示所述第一区域和所述第二区域的所述参考条件；

使用第二声学换能器来沿着细长刚性结构生成监控窄带脉冲声学信号；

使用第一声学换能器来获得响应于第一区域和第二区域中的监控窄带脉冲声学信号的第一监控响应信号，并且使用第三声学换能器来获得响应于第二区域和第一区域中的监控窄带脉冲声学信号的第二监控响应信号，其中获得所述第一监控响应信号和所述第二监控响应信号发生在获得所述第一基线响应信号和所述第二基线响应信号之后；

确定作为第一监控响应信号和第一基线响应信号之间的差的第一差分响应信号；

确定作为第二监控响应信号和第二基线响应信号之间的差的第二差分响应信号；

与第二差分响应信号相比，根据第一差分响应信号来生成第一差分延迟分布曲线；

与第一差分响应信号相比，根据第二差分响应信号来生成第二差分延迟分布曲线；以及

基于第一差分延迟分布曲线和第二差分延迟分布曲线来确定第一区域或第二区域内的机械变化的相对位置。

3.如权利要求2所述的方法，其中，第一声学换能器和第三声学换能器各自包括声学传感器，所述声学传感器被配置为检测声学信号。

4.如权利要求2所述的方法，其中，第二声学换能器包括声学发射器，所述声学发射器被配置为生成声学信号。