[发明专利]一种转子碰摩声发射源定位方法

摘要

本发明公布了一种转子碰摩声发射源定位方法。本发明通过转子碰摩试验台获得声发射信号，建立基于能量衰减的声发射信号的传播模型，并且将定位问题转化为系统估计问题，利用自适应次梯度投影方法进行系统估计，从而估计出声发射源的位置。本发明具有计算处理简单，收敛性能好，定位精度高等优点，从而有效地应用于声发射源定位。

主权项

1.一种转子碰摩声发射源定位方法，其特征在于包括如下步骤：(1)采用碰摩声发射试验装置获得声发射信号；(2)建立基于步骤(1)所述的能量衰减的声发射信号的传播模型：由N个传感器组成的传感器阵列中，第i个传感器和第j个传感器的能量比如下：κij:=((yi(t)-μi)/(yi(t)-μj)gi(t)/gj(t))-1/α=|r(t)-ri||r(t)-rj|,]]>当0<k_ij≠1，所有满足上式的声源坐标r(t)都位于中心为c_ij、半径为ρ_ij的d维超球上：|r(t)-cij|2=ρij2]]>cij=ri-κij2rj1-κij2,ρij=κij|ri-rj|1-κij2,]]>N个传感器组成N(N-1)2=n]]>对能量比传感器，对于任意超球数M≤N(N-1)2,]]>使用最小方差标准构造m维超球的估计目标代价函数：J(r)=Σm=1M|||r-cm||-ρm|2,]]>声发射源的位置：argminrJ(r)=argminrΣm=1M|||r-cm||-ρm|2,]]>即目标代价函数J(r)最小时所对应的声源位置r就是声发射源的位置r_k，其中r(t)为声源在t时刻的坐标，y_i(t)为第i个传感器在t时刻检测得到的声发射信号的能量，y_j(t)为第j个传感器在t时刻检测得到的声发射信号的能量，μ_i为第i个传感器模型累积误差及观测噪声引入误差的均值，μ_j为第j个传感器模型累积误差及观测噪声引入误差的均值，r_i为第i个传感器的坐标，g_i为第i个传感器的增益系数，r_j为第j个传感器的坐标，g_j为第j个传感器的增益系数，α为能量衰减因子，m维超球的中心和半径分别为c_m、ρ_m，N、i、j和m都为自然数，下同；(3)利用自适应次梯度投影方法更新声发射源的位置r_k：基于凸函数g(r)的半空间H^-(r_k):＝{r∈Rⁿ:(r-r_k)^Tt+g(r_k)≤0}，声发射源的位置r_k对半空间H^-(r_k)的投影为：PH-(rk)(rk):=rkrk∈H-(rk)rk+-gk(rk)||▿gk(rk)||2▿gk(rk)rk∉H-(rk),]]>其中为声发射源的位置r_k的梯度算子，得到声发射源的位置r_k的迭代更新为：rk+1=rk+λk(PH-(rk)(rk)-rk),]]>Rⁿ为n对能量比传感器构成的声源位置r的集合，T为声发射源的发射周期，λ_k为松弛系数，其满足λ_k∈[0，2]。