[發明專利]一種基于聲發射的平行鋼絲拉索損傷空間定位算法

有效

• 申請號: 202110603974.9
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113237957B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 李勝利;劉楨雯;毋光明;李攀杰;徐斌;王希東;鄭鵬飛;崔燦;郭攀
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/44
• 代理公司: 深圳市成為知識產權代理事務所(普通合伙) 44704
• 代理人: 夏冬

1.一種基于聲發射的平行鋼絲拉索損傷空間定位算法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟一：將聲發射矩形陣列的傳感器布置在平行鋼絲束中的任意兩根鋼絲上采集信號；傳感器S1-S4的坐標分別為(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，(x₃,y₃,z₃)，(x₄,y₄,z₄)，其中z₁＝z₄，z₂＝z₃；

步驟二：對4個傳感器采集的鋼絲斷裂信號進行小波變換，分別求得小波系數最大時對應的到達時間，分別為t₁、t₂、t₃、t₄；因此4個傳感器采集到的同一個斷絲信號的時延為Δt_ij；

步驟三：對小波變換得到的小波系數進行變換，求得4個傳感器采集的鋼絲斷裂信號中，小波系數最大時對應的頻率值分別為f₁、f₂、f₃、f₄；

步驟四：在導波在一束平行鋼絲束中傳播的頻散曲線中，找到f₁、f₂、f₃、f₄分別對應的縱向傳播速度v_Li和橫向傳播速度v_Fi；

步驟五：將傳感器坐標(x₁,y₁,z₁)，(x₂,y₂,z₂)，(x₃,y₃,z₃)，(x₄,y₄,z₄)、采集到的同一個斷絲信號的時延為Δt_ij和f₁、f₂、f₃、f₄分別對應的縱向傳播速度v_Li和橫向傳播速度v_Fi代入下列公式，計算即可求得斷絲的具體坐標值：

聲發射信號傳播至傳感器S1和傳感器S2的傳播距離差為縱向傳播距離差z₂-z₁，聲發射信號在平行鋼絲束中傳播至傳感器S1時，設信號沿鋼絲縱向傳播速度為v_L1，傳播至傳感器S2時信號沿鋼絲縱向傳播速度為v_L2；聲發射信號到達傳感器S1后繼續傳播至傳感器S2時間差表示為Δt₁₂＝t₁-t₂，時差可以表達為：

設聲發射信號傳播至傳感器S3時信號沿鋼絲縱向傳播速度為v_L3，傳播至傳感器S4時信號沿鋼絲縱向傳播速度為v_L4，聲發射信號到達傳感器S3后繼續傳播至傳感器S4時間差表示為Δt₃₄＝t₃-t₄，時差可以表達為：

斷絲聲發射信號沿鋼絲長度方向上傳播z₁后，再分別橫向傳播至傳感器S2，S3，故聲發射信號傳播至傳感器S2和傳感器S3的距離差為橫向傳播的距離差設聲發射信號傳播至傳感器S2時，在鋼絲束中橫向傳播速度為v_F2，傳播至傳感器S3時，在鋼絲束中橫向傳播速度為v_F3，聲發射信號傳播至傳感器S2，S3的時間差為Δt₃₄＝t₃-t₄，可以表達為：

設聲發射信號傳播至傳感器S1時橫向傳播速度為v_F1，傳播至傳感器S4時橫向傳播速度為v_F4，聲發射信號傳播至傳感器S2，S3的時間差為Δt₁₄＝t₁-t₄，時差可以表達為：

由公式1和公式4，得公式5；綜合公式2，3，5，公式中時間差Δt_ij，傳播速度v_Fi，v_Li可以通過分析采集的斷絲聲發射信號得到，未知量只剩下斷絲坐標(x，y，z)，代入公式計算即可求得斷絲的具體坐標；

2.根據權利要求1所述的一種基于聲發射的平行鋼絲拉索損傷空間定位算法，其特征在于，在步驟四中的一束平行鋼絲束中有19根平行鋼絲束。