使用小波和交叉频谱检测板上的声源位置详解.doc

使用小波分析和交叉频谱检测板上的声源位置 A.Mostafapour,S.Davoodi,M.Ghareaghaji 大不里士大学机械工程系， 大不里士， 伊朗 接收于4.4.2014 修订后的形式收到于6.29.2014 接收于6.30.2014 网上获取于7.15.2014 摘要：在这项研究中，基于小波变换的理论和穿越时间频谱（CTFS）是用于定位声发射源在平板式结构上的频变波速的。在一个矩形板上安装四个传感器。在平板上的任何位置人造一个声发射源如Hsu-Nielsen铅笔芯断裂的方法对其产生一个影响，则声发射信号可被四个传感器在不同的时间检测到。通过小波包分解，小波包信号频率被选择的范围在0.125-0.25MHz之间。穿越时间频谱是有声发射传感器捕捉到的数据包然后由短时互相关傅里叶变换计算得到的。当穿越时间频谱达到最大值以及每一个这样的最大值提取的相应的频率时延迟时间是可计算得到的。由此产生的频率可用来计算波速组合群的色散曲线。定位的误差显示的算法的精度。 关键词：小波包分解，声发射，穿越时间频谱，组速度 介绍 声发射源技术（AE）多年来一直被认为是结构健康和伤害等诸如液体石油、天然气箱、灭火器、氧气箱等主要的候选者。声源位置总是被看作声发射检测的主要优点之一。当材料由内部或者外部的力作用或者发生了微小的结构性变化时，材料结构就会扭曲或者损坏，它将通过材料释放弹性波。裂纹扩展、摩擦和腐蚀是上面提到的微观结构变化。不同的方法在声发射源定位中已经得到发展。 这一过程的传统方法是使用阈值确定到达时间，这就是一个信号第一次跨越临界值的时间。Ziola et al在这个结果中讨论了大量的错误源定位结果。更准确的方法也被用于在不同的传感器实际到达时间。获得使用不同的到达时间和波速,每一对传感器代表可能的源的位置。Scholey et al.[4]发表的一个方法在盘子里每一对传感器的到达时间的差异生成一幅地图。使用传感器的距离和波速依赖纤维取向时差(。这种技术称为“最佳匹配点的有哪些信誉好的足球投注网站法”。需要大量的点是该方法的一个重要的缺点。弹性波基于其力学行为可以通过材料在不同的传播模式命名拉伸和弯曲。这些模式的分离可以引出弹性波的精确的信息来源。使用一个传感器[1]是一个合适的源定位技术[5]开发了一种新的波形分析使用小波变换来估计波到达时间。阈值等方法相比各种技术,相关分析和小波包变换和基于小波分解的方法最稳定和准确的到达时间的确定方法。[6]提出了一种基于小波变换的算法,过滤和互相关技术在加压气体管道泄漏定位误差百分比小于5%泄漏定位Masoumi et al.[7]使用两种方法来识别损伤平板式结构。第一个是形成均匀负载通过使用模式受损结构的形状,利用二维小波变换检测损伤。第二个是基于广义柔度矩阵使用模式受损结构的形状,然后应用二维小波变换。提出了一个基于多重信号分类()和小波分析影响定位方法。使用方法估计波的到达方向和使用连续小波变换估计时间延迟。他们使用一个常数群速度。Sedlak et al[9]通过从Kurz’s方法以及STA / LTA方法和标准阈值穿越技术。在这项研究中一个可靠的和精确的算法来检测和定位平板式结构源。计算时间延迟和源的位置结合小波包分解和时间和频变波速频谱。通过小波分解,指定范围的频率被认为是和通过短时傅里叶变换所选频率范围的相关性,时间延迟和相应的频率相关波速。提到的算法进行了验证。 种不同的编码方式。连续小波变换（WT）函数表示为： （1） 这里以及，他们分别是转移和尺度参数。上标（*）表示一个共轭复数。WT的分析函数可以被定义为： （2） 这里是一个复合函数，被称为母小波，其衡量的是时间和频率。函数包含了在时域中的应用转移操作（b传递）以及母小波在频域（a域）中的测量[8]。我们可以通过重建第一个衰退信号得到以下方程： （3） 这里是一个取决于使用的小波的常量。可逆性的改变完整的重建能力取决于这个常量。它通常被称为可容许常数，它如[6]： （4） 这里是的傅里叶变换。 2.2穿越时间频谱原则 因为板的弹性波传播,传播距离的增加,能量和振幅逐渐减少。衰减现象,主要包含色散、散射和吸收[11]。人工缺陷引起的声信号(Hsu-Nielsen铅笔芯断裂的方法)是使用安装在矩形板阵列的声学传感器获得四个空间分离点,如图1所示。信号捕获的传感器数学建模为: （5） 这里是传感器的输出，是声发射源信号，是不想要的信号以及环境噪声，是声学路径造成的衰减因子的差异以及是时间差异。在这项研究中，的几何坐标位置被认为是，其它的坐标都已的坐标作为参考进行选择。声发射源的位置坐标是。传感器与声源的距离可以表示为下面的方程