[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

摘要

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。

主权项

1.一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，在检测区域内设定一个坐标系，分别在横轴和纵轴上布置四个声发射传感器；由于玻璃纤维复合材料的各向异性，导致材料各传播方向声速差异较大，通过在各象限内选择几个特殊位置利用时间反转聚焦处理后的散射信号进行时差法求解，确定各象限内的平均声速值，将四个象限划为四个声速区；通过四个传感器采集到的声发射源发出的声发射信号，利用时间反转聚焦增强算法实现对声发射源处的聚焦和增强；最后按照各声速区内的声速值进行成像处理，实现玻璃纤维复合材料实时损伤声发射源的准确定位成像；其特征在于方法步骤如下：步骤一：选定一块长为600mm，宽为600mm，厚度为6.7mm的玻璃纤维复合材料作为实验试块，用一个声发射传感器固定在试块中间位置，采用铅笔断芯的方式在试块上从距离试块100mm开始，以100mm为步长测量不同距离处声波的衰减，通过衰减实验确定两探头间的最佳间距为300mm；步骤二：在检测区域内设定一个坐标系，以原点为中心分别在横轴和纵轴上放置四个声发射传感器，各传感器距离原点均为150mm，即各轴上的两个传感器都相距300mm；步骤三：在坐标系的各个象限内设定一个激励点，该点到两个坐标轴的垂直距离相等，即该点到所在象限内的两个声发射传感器的距离相等，同时该点到所在象限外的两个声发射传感器的距离相等。然后分别在各激励点采用铅笔断芯的方式发出模拟声发射信号，通过四个声发射传感器采集到该激励点发出的模拟声发射信号，然后对接收到的信号进行时间反转增强处理，并取信号包络线，以包络线最大峰值作为到达时刻，根据各激励点到各个传感器的距离差与各个传感器接收到声发射信号的时间差求出各个点所在象限的声速值，并将各个象限划分为四个声速区；步骤四：在试块的检测区域内进行监测，当在监测区域内四个声发射传感器接收到声发射源发出的声发射信号(实验采用铅笔断芯的方式模拟声发射源发出声发射信号)，将接收到的声发射信号进行时间反转增强处理，得到各个传感器接收到损伤处的散射信号，并取信号包络线，确定各传感器经过时间反转加载后在声发射源处散射被重新接收的时刻；步骤五：分别采用四个声速区的声速值，利用四点圆弧定位方法计算损伤处对传感器时间反转加载信号的散射时刻，然后根据经过时间反转增强处理后的各传感器接收到损伤处的散射信号，重建检测区域波动图，最后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，确定幅值最大的像素坐标位置即为声发射源位置。