[發明專利]基于前期到達波的圓柱形儲液罐底板聲源定位方法

有效

• 申請號: 201410380638.2
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104132999B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 方衛紅;鄔曉嵐;稅愛社;宗福興;李先利
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍后勤工程學院
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/44;G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于前期到達波的圓柱形儲液罐底板聲源定位方法，包括以下步驟：

(1)對于半徑為R、液位為H的儲液罐，底板中心為坐標原點，其壁板上安裝有Q個傳感器，第i個傳感器的笛卡爾坐標為(Rcosθ_i，Rsinθ_i，h_i)，有q個傳感器檢測到底板聲源發出的信號，第i個傳感器采集到的聲波信號為S_i。

(2)提取傳感器實測信號的早期波達時間特征。以第一個傳感器檢測到信號開始，截取后續ΔT₁時間內的信號；計算實測信號單位時間ΔT內的能量，獲得實測信號的能量序列；對能量序列進行規格化處理，得到的序列即實測信號的時間特征序列，每個傳感器的波達時間特征序列長度為N，合成一個序列P后的長度為qN；

(3)將圓形底板外切矩形均勻分割成L*L個方形網格，只取圓板內的網格點，得到K個網格點，其中第k個網格點坐標r_k為該網格點距離底板中心的距離，為方向角。

(4)計算每個網格點位置所發出信號經多次反射傳播到達傳感器的早期波達時間，只保留第一個波達時間后續ΔT₁內的波達時間，并以ΔT為最小時間單元構造波達時間特征序列，每個波達時間對應位置疊加一個寬0.2ms-1ms的脈沖信號，得到第k個網格點的波達時間特征序列，每個傳感器的波達時間特征序列長度為N，合成一個序列T(k)后的長度為qN。

波達時間含兩部分，第一部分包含以縱波、彎曲波方式通過底板傳播和通過液體傳播直接到達傳感器的時間t_l、t_f和t_d，第二部分波達時間指在罐壁、液面和底板處多次反射后通過液體到達傳感器的時間t_r。對于底板縱波波速為v_l，底板彎曲波波速為v_f，液體中波速為v，第一部分時間計算方法為：

t_l＝(L+h_i)/v_l

t_f＝(L+h_i)/v_f

td=L2+hi/v]]>

t_r由多個反射波波達時間構成。對于網格點發出信號經壁板反射n次，液面反射m次到達第i個傳感器的反射波波達時間t有兩個，其計算方法為：

t=d2+(2mH±hi)2/v,]]>

其中

d=2nRcosα+[x-Rcos(nπ-2nα)]2+[y-Rsin(2nα)]2]]>

而α是方程x·sin(2n+1)α+y·cos(2n+1)α＝(-1)ⁿ·R·sinα的解。

(5)將傳感器實測信號的時間特征序列P和網格點波達時間特征序列理論值T(k)作零均值處理后，求兩者互相關系數的最大值，即為匹配度M(k)(k＝1，2，...，K)。計算方法為：

M(k)=Max(CP,T(k)(b))CP,P(0)CT(k),T(k)(0),b=0,1,...,N-1]]>

其中的互相關系數：CA,B(b)=Σa=0qN-b-1A(a+b)B(a).]]>

(6)求出K個網格點匹配度最大值對應的序號j，則即為所求聲源位置。