[發明專利]一種基于近場波束形成的碰摩聲發射源的定位方法

無效

• 申請號: 201210397821.4
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102928818A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 鄧艾東;童航;秦康;曹浩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S5/20
• 分類號: G01S5/20
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;朱芳雄

技術領域

本發明涉及一種碰摩聲發射源的定位方法，具體來說，涉及一種基于近場波束形成的碰摩聲發射源的定位方法。

背景技術

在節能減排趨勢下，電力工業中的發電機組朝著大型化、高參數、高效率發展，設備結構變得越來越復雜，動靜間隙越來越小，導致動靜部件發生碰摩的可能性越來越大，碰摩故障的監測成為日益突出的緊迫問題。聲發射技術(Acoustic?Emission，AE)不僅可以判定碰摩故障的發生，還可以通過源定位技術快速找到碰摩發生的位置，為分析故障原因進而排除故障提供重要的信息。

在聲發射定位中一般采用時差定位法，通過同源信號到達不同傳感器的時間差來計算聲發射源位置。但這類算法在旋轉機械的定位中受到很大限制。因為在轉子系統結構中，從碰摩源到傳感器之間常常是一段非連續非單一介質的復雜傳播路徑，碰摩激勵的多模態聲發射波在傳播過程中受邊界條件、頻散效應、模式轉換等多方面影響，信號畸變嚴重，從碰摩源到傳感器接收到的聲發射信號之間的映射是非線性的，到達傳感器的信號是經不同路徑的含噪多模式波的疊加，各通道傳感器采集到的將是相關性很差的波形，因此往往難以計算出準確的到達時間差。

發明內容

技術問題：本發明要解決的技術問題是：提供一種基于近場波束形成的碰摩聲發射源的定位方法，將波束形成引入到碰摩聲發射信號源的定位中,使得對碰摩聲發射源的定位更加準確。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于近場波束形成的碰摩聲發射源的定位方法，該定位方法包括以下步驟：

步驟10）安裝聲發射傳感器：在碰摩試驗裝置上沿同一直線等距安裝M個聲發射傳感器，構成陣元為M的直線陣列，該直線陣列獲得碰摩源聲發射信號，碰摩源聲發射信號為寬帶信號；M為大于等于3的整數；

步驟20）進行時域分解：將聲發射傳感器接收到的M組聲發射信號在時域上分成S個時域數據段，每一時域數據段的長度均為N₀個點；

步驟30）對每一時域數據段做快速傅立葉變換：令聲發射信號的采樣頻率為f₀，對每一時域數據段上的數據進行快速傅立葉變換，形成一個帶寬為f₀/2的頻帶，在頻帶范圍f_l～f_h內劃分K個互不重疊的子帶，即頻點數為K，f_l表示頻帶范圍的下限，f_h表示頻帶范圍的上限，在每個子帶上分別形成S個頻率快拍，

X(n,f_k)=[X₁(n,f_k)??X₂(n,f_k)??…??X_M(n,f_k)]

式中，n表示S個頻率快拍中的一個頻率快拍，n=1,…,S；k=1,…,K，f_k表示第k個頻點的頻率，X(n,f_k)表示所有信號第n個頻率快拍的頻率為f_k的頻率分量，X₁(n,f_k)表示M組陣列中的第1組聲發射信號中的第n個頻率快拍中頻率為f_k的頻率分量，X₂(n,f_k)?表示M組陣列中的第2組聲發射信號中的第n個頻率快拍中頻率為f_k的頻率分量；X_M(n,f_k)表示M組陣列中的第M組聲發射信號中的第n個頻率快拍中頻率為f_k的頻率分量；

步驟40）測算各頻率下協方差矩陣和方向矢量：

在頻率X(n,f_k)下的協方差矩陣為：