[發明專利]一種基于重心坐標的聲發射結構損傷定位方法

有效

• 申請號: 201811080972.0
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109085250B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 龐丹丹;孫榮耀
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 濟南克雷姆專利代理事務所(普通合伙) 37279
• 代理人: 張祥明

本發明公開了一種基于重心坐標的聲發射結構損傷定位方法，包括：通過事先在材料進行撞擊試驗獲得聲發射信號，將聲發射波的波形第一個峰值點作為聲發射信號的到達時間t，通過測量被檢測結構損傷點到傳感器的距離和到達時間t獲得整個結構中的聲發射波速度分布規律，在結構上面布置三個傳感器，收集未知點的聲發射信號，獲得未知點聲發射信號的到達時間，再利用聲發射波速度分布規律和聲發射波到達時間得到聲發射波到三個傳感器的距離，將距離帶入重心定位算法程序中即可得到結構損傷點的二維平面坐標。通過此方法，不受傳感器位置的制約，同時可以較為準確的計算出結構中損傷點的位置，能更好的滿足現實環境條件的要求。

技術領域

本發明涉及一種基于重心坐標的聲發射結構損傷定位方法，屬于聲發射檢測領域，尤其涉及利用聲發射檢測技術和基于重心坐標的定位算法對被檢測結構損傷點定位的方法。

背景技術

工程實際應用中會出現如撞擊，結構負荷過重，材料過熱過冷的狀況。這些意外會導致工程的材料結構發生裂縫、空洞，嚴重時甚至會引起結構斷裂、破碎，這嚴重影響了人們生產生活的安全性，由此可見實時監測并定位損傷點的位置是工程安全問題的重中之重。

聲發射技術是一種無損探傷技術，與其他檢測技術相比，它具有對檢測環境條件要求不高，對被檢測物幾何形狀沒有要求，可以實時監測等特點，具有相當高的優越性。

聲發射定位的方法主要有兩種，分別是區域定位法和時差定位法。其中區域定位法只是一種粗略的估計位置的方法，而時差定位是一種較為準確的定位方法，它主要通過檢測聲發射信號到達各個傳感器的時間差，根據聲發射波的波速，傳感器與損傷點的距離等參數來計算未知點位置的一種方法。如果利用時差法進行線定位時，需要使用兩個傳感器，當進行面定位是需要至少三個傳感器。然而它的缺點也很明顯，當進行面定位時，它只能計算三個傳感器組成的三角形內部的定位。也就是說，當損傷點位于三角形外部時，這種定位方法就無能為力了。而本文使用的是重心坐標定位法。這種方法不受傳感器位置的制約，同時可以較為準確的計算出結構中損傷點的位置，能更好的滿足現實環境條件的要求，因此急需一種基于重心坐標的聲發射結構損傷定位方法。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是利用聲發射的波形和重心坐標算法對被檢測結構損傷點進行定位，用以監測損傷點在結構中的位置。

本發明的一種基于重心坐標的聲發射結構損傷定位方法，包括以下步驟：

步驟1：通過事先在材料進行撞擊試驗獲得聲發射信號，將聲發射波的波形第一個峰值點作為聲發射信號的到達時間t，通過測量被檢測結構損傷點到傳感器的距離l和到達時間t獲得整個結構中的聲發射波速度分布規律。

步驟2：在結構上面布置三個傳感器，收集未知點的聲發射信號，獲得未知點聲發射信號的到達時間，再利用聲發射波速度分布規律和聲發射波到達時間得到聲發射波到三個傳感器的距離。

步驟3：根據距離計算出重心坐標的系數a_li,a_lj,a_lk，當求解的所有重心坐標系數的符號解唯一時，判定該唯一解為所有重心坐標系數的符號。

步驟4：在確定好的系數符號基礎上，根據公式2將重心坐標轉換為二維平面坐標從而計算出損傷點的具體位置坐標。

優選的，在步驟3中，當求解的所有重心坐標系數的符號解不唯一時，且a_li,a_lj,a_lk其中有一個為0，說明此時損傷點在三角形某一邊上，可以根據|a_lj|，|a_lk|的關系來確定損傷點具體落在哪個邊界上。

優選的，在步驟3中，當求解的所有重心坐標系數的符號解不唯一時，|a_li|＝1且|a_lk|＝|a_lj|≠0時根據三角形三邊長或平行四邊形邊長與對角線的關系確定。

附圖說明