[發明專利]基于聲發射傳感器陣列的混凝土內部缺陷檢測方法

有效

• 申請號: 201210177638.3
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102680579A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王強;劉鑫磊;袁昌明
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.?基于聲發射傳感器陣列的混凝土內部缺陷檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：利用聲發射檢測儀對大型混凝土結構進行健康檢測，獲取混凝土板內部缺陷的聲發射信號，對其進行時頻分析，通過時差法來測定混凝土結構內部缺陷聲發射信號的傳播速度???????????????????????????????????????????????，利用小波變換確定混凝土中聲發射信號的頻率，通過時差法來測定混凝土結構內部缺陷聲發射信號的傳播速度，從而可得混凝土結構中聲發射信號的波長為：

?????????????????????????????（1）

表示聲發射信號在混凝土中的傳播速度，表示聲發射信號在混凝土中的頻率，

對空間窄帶信號來說，陣元間的信號傳播時延可以用簡單的相移來表示，令一平面波點源窄帶信號以球面角入射到基陣，?和分別為信號到達的垂直仰角和水平方位角，基陣由個陣元組成，假設各陣元的空間位置為，則，，

則陣元間傳播時延可以表示為

?????????????????????????????????????????（2）

其中是信號在介質中的傳播速度，是一個單位向量，表示信號的傳播方向，

?????????????????????????????????????（3）

上式中的負號是考慮了的方向，

定義波數（wavenumber）為

???????????????????????（4）

其中是對應于頻率的波長，所以有

????????????（5）??

定義：

????????????????????（6）

稱為陣列的導向向量，平面波和陣列在一個平面內，此時=90°，波數只與角相關，所以又用表示；

步驟二：利用波束形成技術對混凝土內部聲發射信號進行方位確定

（1）設計一個六角形陣列對混凝土結構內部缺陷聲發射信號做波束形成，陣列波束形成輸出：

?????????????????????????????????????????（7）

（2）對信號入射的整個角度空間掃描，利用MVDR自適應波束形成算法構造?MVDR波束形成的加權向量為：

????????????????????????（8）

得到MVDR波束形成的方位譜：

????????????????????（9）

式（7）、（8）和（9）中為加權向量，?為入射信號，上標H表示共軛轉置，表示陣列輸出的協方差矩陣，表示陣列導向向量，表示信號入射陣列的角度，方位譜圖中的方位譜峰值對應的方位角值為信號的入射方向；

步驟三：利用雙六角形聲發射陣列對混凝土內部缺陷進行定位

布置兩個六角聲發射傳感器陣列，混凝土內部缺陷聲發射源位置與兩個陣列中心點可組成一個三角形，兩陣列間的距離是已知的，兩個陣列可分別測得聲發射源相對于它們的方向，根據正弦定理可得，混凝土內部缺陷聲發射源相對于陣列的距離，結合已得到的方位，即可確定混凝土內部缺陷聲發射源的位置，混凝土內部缺陷聲源S極坐標表示：

???????????（10）

為陣列1和陣列2的中心直線距離，?S與傳感器陣列1的中心連線與的夾角為，S與傳感器陣列2的中心連線與的夾角為，此表達式中取陣列2中心為極坐標原點，陣列2中心到陣列1中心方向為極坐標正向。