声发射源的定位方法

2. 3声发射源定位方法1.一维(线)定位一维(线)定位就是在一维空间中确定声发射源的位置坐标,亦称直线定位法。

线定位是声源定位中最简单的方法。

一维定位至少采用两个传感器和单时差,是最为简单的时差定位方式,其原理见图2.3。

图2.3 —维定位法Fig.2.3 AE 1-D localization 若声发射波源从Q 到达传感器21S S 和的时间差为t ∆，波速为ν，则可得下式： t 21∆⋅=-νQS QS（2.9）离两个传感器的距离差相等的轨迹为如图所示的一条双曲线。

声发射源就位于此双曲线的某一点上。

线定位仅提供波源的双曲线坐标,故还不属点定位,主要用于细长试样、长管道、线焊缝等一维元的检测。

2.二维(平面)定图2.4 二维(平面)定位法Fig.2.4 AE 2-D localization二维定位至少需要三个传感器和两组时差,但为得到单一解一般需要四个传感器三组时差。

传感器阵列可任意选择,但为运算简便,常釆用简单阵列形式,如三角形、方形、菱形等。

近年来,任意三角形阵列及连续多阵列方式也得到应用。

就原理而言,波源的位置均为两组或三组双曲线的交点所确定。

由四个传感器构成的菱形阵列平面定位原理见图2.4。

若由传感器31S S 和间的时差X t ∆所得双曲线为1，由传感器42S S 和间的时Y t ∆所得双曲线为2，波源Q 离传感器31S S 和,42S S 和的距离分别为Y X L L 和,波速为ν，两组传感器间距分别为a 和b ，那么，波源就位于两条双曲线的交点()Y X Q ,上，其坐标可由下面方程求出： ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛122b 2122a 22222222222Y Y X X L X L Y L Y L X (2.10)平面定位除了上述菱形定位方式外,常见的还有三角形定位、四边形定位、传感器任意布局定位等。

全相位与Geiger算法的岩石声发射源定位方法黄晓红;孙国庆;张凯月【摘要】Geiger定位算法在岩石定位分析中得到广泛应用，但是对初始值要求非常严格，若初始值选择不当，则很难进入收敛范围。

为了提高定位精度，减少迭代次数，针对这些问题，提出全相位与Geiger算法的岩石声发射源定位方法。

首先进行花岗岩（50 mm×100 mm×50 mm）断铅实验，接着充分利用全相位FFT 相位不变性的优势分析断铅信号，通过相位差法求出时延同时反演声发射源求出Geiger迭代初始值，最后综合最小二乘法与Geiger算法，迭代求出最优解。

实验仿真结果显示此算法的平均误差相比美国PCI-2型声发射仪器定位结果降低了约5 mm，有效解决了Geiger初始值选取的问题，能够迅速进入收敛范围，提高了收敛速度和定位精度。

%Geiger localization algorithm is widely used in the analysis of rock localization,however,it is very strict on the initial value,if the initial value is not properly selected,it is difficult to enter the convergence range. In order to improve the positioning precision and reduce the number of iterations,rock acoustic emission source localization method based on all phase and Geiger algorithm is put forward. First of all,the experiment was carried out on the granite(50 mm×100 mm×50 mm). Secondly,making full use of the advantage of apfft phase invariance to analyse the lead signal,and the delay time is obtained by the phase difference method,at the same time,the initial value of the Geiger iteration is obtained by the inversion of the acoustic emission source. In the end,combining least square method and Geiger algorithm to obtain optimum solution. Experimental simulation results are shown:Comparingthe positioning results of the United States PCI-2 type acoustic emission instrument,the average error decreased by about 5 mm. This method can effectively solve the problem of selecting the initial value of Geiger,so that it can quickly enter the convergence range,improving the convergence speed and positioning accuracy.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2016(029)011【总页数】6页(P1705-1710)【关键词】信号分析;声发射源定位;全相位相位差;Geiger;最小二乘法【作者】黄晓红;孙国庆;张凯月【作者单位】华北理工大学信息工程学院，河北唐山063009;华北理工大学电气工程学院，河北唐山063009;华北理工大学信息工程学院，河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TU45在一般情况下，由于受力或其它作用下，材料产生瞬间弹性波的现象被称为声发射AE（Acoustic Emission）。

开机检测
1、把USB加密狗插在声发射主机上，点击图标AEwin for SAMOS，软件打开过程会
自动扫描24个通道。

2、先不要连接电缆及探头，建立一副“撞击vs通道”图，把门槛设置为35db，并开
始采集，此时系统应该采集不到任何信号；把门槛降到20db，所有选择的通道应该都会有信号
软件设置
1、硬件设置
2、定位设置
一号探头布置在正北方向，所有探头按顺时针排列。

3、定位设置
（1）定位图
（2）各个通道幅值随时间的散点图
（3）撞击随时间的累积图
（4）波形图
测试步骤
1、正确连接探头、长电缆、短电缆，并保证它们一一对应。

2、观察所有探头背景噪音。

3、用橡皮锤或木锤敲击每个探头附近，因锤击信号很大，所有探头应该都能达到满幅值
99db。

4、把门槛调至80db，在每个探头附近断三次铅，通过行列表，记录每个探头的断铅响应
以及计算它们的平均值。

5、把门槛降至35-40db，开始采集并保存数据。

一般数据记录时间为两小时，若信号量非
常少，可相应缩短检测时间为1.5小时；若信号量非常大，可适当延长检测时间为2.5-3小时。

6、停止采集，并把声发射系统的数据保存到笔记本电脑中。

（由于连接步骤的第4部，笔
记本电脑的某个磁盘是声发射系统的自盘，所以数据可以直接拷贝）
7、关机，右键点击声发射主机的任务栏选择“任务管理器”，选择关机。

突发型声发射信号线性定位实验目的：1、了解声发射信号处理的过程。

2、了解声发射线性定位的原理。

3、学会做声发射定位实验和数据分析。

实验工具：1、两通道及以上声发射采集系统一套。

2、声发射线性定位软件包。

3、材质均匀的不锈钢板/条一块。

4、标定铅笔一套。

实验内容：以标定铅笔芯折断为信号源，在钢板上做定位实验，分析取得的数据，并对定位精度进行分析。

实验步骤：一、声发射信号分割原理PXWAE声发射系统对信号进行连续不断的采集，将所有传感器接收到的超声波信号进行显示和存储。

某一通道采集的波形如下【图1】，波形由突发型信号、反射回波、以及环境噪音等组成：图1：连续波形采集系统根据用户设定的门槛、PDT、HDT、HLT、采样点数、速度等对以上波形进行切割，过滤噪音、无意义的回波信号灯，并将不同事件的Hit进行区分，如【图2】。

门槛：低于门槛的信号将会被滤除。

PDT：识别一个Hit的峰值。

HDT：识别一个Hit的结束时间。

HLT：用于去除一个Hit无意义的回波信号或者明显滞后的波形。

图2：分割成Hit根据门槛确认每个Hit的到达时间，同一个事件的Hit在不同通道的到达时间T1、T2作为参数，进行线性定位的运算。

图3：不同通道收到的同一Hit二、声发射线性定位的原理声发射线性定位的实验图如下。

传感器1、传感器2和断铅点在同一直线上，在传感器1和传感器2之间的某处产生断铅信号。

图4：线性定位假设在星号处断铅，信号沿着材料分别向左右传播，到达1、2号传感器的时间差等于距离差除以波形传播速度的值（式1）。

T1-T2=(D1-D2)/V （式1）由于我们事先知道传感器1和传感器2的位置，可得（式2）。

D1+D2=D （式2）由公式1和公式2可以计算出（式3）。

D1=((T1-T2)*V+D)/2 （式3）根据传感器1的位置和D1即可以确定信号源的点。

三、系统硬件布置将声发射系统传感器、放大器、采集器、电脑主机等按照【图5】进行连接，保证系统可以正常运行。

2. 3声发射源定位方法1.一维(线)定位一维(线)定位就是在一维空间中确定声发射源的位置坐标,亦称直线定位法。

线定位是声源定位中最简单的方法。

一维定位至少采用两个传感器和单时差,是最为简单的时差定位方式,其原理见图2.3。

图2.3 —维定位法Fig.2.3 AE 1-D localization 若声发射波源从Q 到达传感器21S S 和的时间差为t ∆，波速为ν，则可得下式： t 21∆⋅=-νQS QS（2.9）离两个传感器的距离差相等的轨迹为如图所示的一条双曲线。

声发射源就位于此双曲线的某一点上。

线定位仅提供波源的双曲线坐标,故还不属点定位,主要用于细长试样、长管道、线焊缝等一维元的检测。

2.二维(平面)定图2.4 二维(平面)定位法Fig.2.4 AE 2-D localization二维定位至少需要三个传感器和两组时差,但为得到单一解一般需要四个传感器三组时差。

传感器阵列可任意选择,但为运算简便,常釆用简单阵列形式,如三角形、方形、菱形等。

近年来,任意三角形阵列及连续多阵列方式也得到应用。

就原理而言,波源的位置均为两组或三组双曲线的交点所确定。

由四个传感器构成的菱形阵列平面定位原理见图2.4。

若由传感器31S S 和间的时差X t ∆所得双曲线为1，由传感器42S S 和间的时Y t ∆所得双曲线为2，波源Q 离传感器31S S 和,42S S 和的距离分别为Y X L L 和,波速为ν，两组传感器间距分别为a 和b ，那么，波源就位于两条双曲线的交点()Y X Q ,上，其坐标可由下面方程求出： ⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛122b 2122a 22222222222Y Y X X L X L Y L Y L X (2.10)平面定位除了上述菱形定位方式外,常见的还有三角形定位、四边形定位、传感器任意布局定位等。